Perangkat elektronik seperti smartphone, biasanya telah terpasang sensor pelengkap seperti sensor proximity. Sebenarnya dalam satu perangkat smartphone terdapat berbagai macam sensor yang memiliki fungsi berbeda-beda. Seperti sensor suhu, sensor cahaya, sensor gravitasi dan lain sebagainya.
Salah satu sensor dalam perangkat smartphone yang cukup penting adalah sensor jarak atau proximity sensor. Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi adanya objek disekitarnya tanpa perlu menyentuh secara fisik. Biasanya akan aktif ketika sedang melakukan panggilan telepon.
A. Apa itu sensor proximity?
Proximity sensor atau sensor proksimitas biasanya disebut dalam bahasa Indonesia sebagai sensor jarak. Sensor jarak adalah sensor elektronik yang mampu mendeteksi keberadaan objek di sekitar sensor khususnya arah depan dari sensor tanpa adanya sentuhan fisik. Dapat pula diartikan bahwa sensor proximity merupakan perangkat yang bisa mengubah informasi berupa gerakan atau keberadaan objek menjadi sebuah sinyal listrik.
Sistem kerja sensor proximity tidak seperti sensor lainnya. Sensor jarak ini tidak menggunakan komponen yang bergerak atau bagian mekanis dalam mendeteksi keberadaan objek yang berada di sekitar sensor.
Tentu saja kemampuan sensor jarak ini memiliki batas. Artinya ada jarak maksimum untuk sensor dapat mendeteksi objek. Jarak maksimum ini yang kemudian disebut sebagai nominal range atau kisaran nominal. Untuk perangkat sensor yang standar pada smartphone, jarak maksimum yang dapat dideteksinya hanya beberapa milimeter hingga centimeter.
Sedangkan pada perangkat yang lebih kompleks dan memang fungsinya diperuntukkan untuk mendeteksi keberadaan objek bisa memiliki kemampuan cukup jauh dalam mendeteksi objek. Pada beberapa jenis perangkat sensor proximity juga dilengkapi dengan fitur untuk mengatur nominal range dan report jarak objek yang dideteksi.
Pada awal mula perkembangannya, sensor proximity ini sangat berguna ketika dalam keadaan bahaya, misalnya dalam kondisi perang. Beberapa perangkat juga di modifikasi agar dapat mendeteksi objek tertentu saja, misalnya benda-benda yang mengandung logam. Namun, seiring perkembangan teknologi, perangkat ini kemudian diaplikasi pada smartphone.
Dibidang produksi, sensor proximity juga umum digunakan untuk mendeteksi keberadaan, kedekatan, posisi atau perhitungan jumlah pada mesin otomatis. Mesin-mesin ini biasanya terdapat pada sistem manufaktur dan pabrik-pabrik produksi. Mesin yang menggunakan sensor proximity akan mudah dalam mengenali objek sehingga proses produksi bisa berjalan otomatis. Misalnya pada mesin kemasan, mesin percetakan, mesin percetakan plastik, mesin pengerjaan logam dan lain sebagainya.
B. Macam Jenis Sensor Proximity
Meskipun secara garis besar fungsi dari sensor proximity sama, tetapi sensor ini dapat dikategorikan menjadi empat jenis. Empat jenis sensor proximity yaitu inductive proximity sensor, capacitive proximity sensor, ultrasonic proximity sensor dan photoelectric sensor. Berikut adalah penjelasan mengenai jenis jenis sensor proximity.
1. Sensor jarak induktif (Inductive Proximity Sensor)
Inductive proximity sensor atau sensor jarak induktif adalah salah satu sensor jarak yang digunakan untuk mendeteksi keberadaan logam, baik logam jenis ferrous atau non-ferrous. Logam ferrous adalah logam yang mengandung besi yang terkandung unsur (Fe) dan karbon (C). Sedangkan non-ferrous tidak memiliki kandungan besi dan bersifat mekanik material sendiri.
Sensor jenis induktif ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan logam. Maksud keberadaan disini adalah ada atau tidak adanya logam yang berada di sekitar sensor. Fungsi lainnya adalah menghitung objek logam dan aplikasi yang berkutat pada posisi. Sensor jenis induktif ini sering digunakan untuk pengganti saklar mekanis karena mampu untuk dapat beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi daripada saklar mekanis. Sensor jenis induktif juga lebih andal dan lebih kuat.
Pada umumnya, sensor induktif terbuat dari kumparan atau koil dengan inti ferit, sehingga dapat menghasilkan medan elektromagnetik berfrekuensi tinggi. Sensor proximity jenis induktif ini dapat menghasilkan output berupa analog atau digital.
Pada versi analog, berupa tegangan yang biasanya sekitar 0 – 10VDC atau arus 4 – 20mA. Jarak pengukuran dari sensor proximity induktif bisa hingga 2 inci atau kurang lebih 6 cm. Sedangkan pada output digital sensor jarak induktif biasanya menggunakan rangkaian DC saja atau menggunakan rangkaian AC/DC.
Sebagian dari sensor induktif digital biasanya dikonfigurasi dengan output NORMALLY-OPEN namun ada juga yang dikonfigurasi dengan output NORMALLY-CLOSE. Sensor induktif ini sangat cocok untuk mendeteksi barang-barang seperti logam pada mesin dan pada peralatan otomatisasi.
Salah satu penyedia sensor proximity induktif adalah schneider elektrik. Dapat dilihat pada alamat web www.se.com. Sedangkan inductive proximity sensor terdapat banyak model yang disesuaikan dengan kebutuhan penggunaan. Salah satu produk sensor proximity induktif yang disediakan schneider dengan tipe XS108B3NAL2 ini berukuran 33 mm dan dapat mendeteksi objek hingga jarak 2,5 mm. Anda dapat memilih sensor jarak induktif sesuai dengan kebutuhan industri.
Pada dasarnya, sensor jarak induktif ini terdiri dari sebuah osilator yakni sebuah koil dengan inti ferit, rangkaian detektor, rangkaian output serta kabel dan konektor. Prinsip kerja dari sensor proximity inductive adalah sebagai berikut.
Osilator pada sensor proximity akan membangkitkan gelombang sinus dengan frekuensi yang tetap. Sinyal inilah yang nanti akan digunakan untuk menggerakkan kumparan dan koil. Koil dengan inti ferit ini kemudian menginduksi medan elektromagnetik. Ketika garis medan elektromagnetik ini terinterupsi oleh keberadaan objek logam, tegangan pada osilator akan berkurang sebanding dengan ukuran dan jarak objek dari kumparan atau koil.
Dengan begitu, sensor proximity jenis induktif dapat mendeteksi keberadaan objek yang sedang berada didekatnya. Pengurangan tegangan pada osilator ini disebabkan karena adanya arus Eddy yang diinduksi pada logam ketika menginterupsi garis logam.
2. Capacitive Proximity Sensor (Sensor Jarak Kapasitif)
Sensor jarak kapasitif adalah sensor jarak yang dapat mendeteksi gerakan, komposisi zat kimia, tingkat dan komposisi cairan maupun tekanan suatu objek. Sensor jenis kapasitif juga mampu mendeteksi adanya bahan-bahan dielektrik rendah seperti halnya plastik, kaca atau bahan dielektrik tinggi seperti cairan.
Sensor jarak kapasitif juga memungkinkan untuk mendeteksi tingkat atau sedikit banyaknya bahan melalui kaca, plastik atau komposisi kontainer lainnya.
Pada dasarnya, prinsip kerja sensor jarak kapasitif mirip seperti sensor jarak induktif. Namun, kedua jenis sensor memiliki perbedaan yakni sensor induktif menghasilkan medan elektromagnetik, sedangkan sensor kapasitif menghasilkan medan elektrostatik. Medan elektrostatik ini dapat terjadi ketika dua benda masing-masing mempunyai muatan listrik yang berbeda dan tidak adanya pergerakan atau perubahan terhadap objek.
Sensor jarak kapasitif dapa digerakkan oleh bahan-bahan konduktif seperti besi, kawat dan lainnya serta bahan non-konduktif. Elemen aktif pada sensor jarak kapasitif ini dibentuk oleh dua elektroda logam yang diletakkan dengan posisi membentuk ekuivalen (sama) dengan kapasitor terbuka.
Elektroda pada rangkaian perangkat sensor jarak ditempatkan pada rangkaian osilasi yang berfrekuensi tinggi. Apabila objek mendekati permukaan sensor jarak kapasitif, medan elektrostatik plat logam akan bereaksi, sehingga mengubah kapasitansi sensor jarak.
Perubahan akibat adanya medan elektrostatik oleh objek yang berada pada dekat sensor akan mengubah kondisi dalam pengoperasian sensor jarak, sehingga dapat mendeteksi keberadaan dari objek di depan sensor.
3. Sensor Jarak Ultrasonik (Ultrasonic Proximity Sensor)
Ultrasonic Proximity Sensor atau sensor jarak ultrasonik merupakan salah satu jenis sensor jarak yang lebih canggih dan kegunaannya sangat dibutuhkan. Prinsip kerja dari sensor jarak ultrasonik ini mirip seperti sensor radar atau sonar yang dipasang dalam kapal dan pesawat.
Sensor jarak ultrasonik dapat menghasilkan gelombang berfrekuensi tinggi kemudian menganalisa gema yang diterimanya setelah terpantul dari objek yang berada didekatnya. Jenis objek yang dideteksi biasanya berupa barang-barang logam atau lain sebagainya didasar laut maupun di udara.
Ultrasonic proximity sensor akan menghitung jumlah waktu yang digunakan untuk melakukan pengiriman sinyal atau frekuensi dengan penerimaan sinyal untuk menentukan seberapa jauh objek yang bersangkutan. Tentu perhitungan sensor akan berdasarkan dengan kecepatan frekuensi dan lama pantulan frekuensi.
Selain digunakan pada kapal selam dan pesawat, sensor jarak ultrasonik juga biasa dimanfaatkan pada dunia industri yakni untuk mengukur jarak objek pada proses otomasi pabrik.
4. Photoelectric Proximity Sensor (Proximity sensor optic)
Sensor jarak fotolistrik merupakan sensor jarak yang menggunakan elemen atau komponen yang peka terhadap rangsangan cahaya. Komponen yang peka terhadap cahaya ini merupakan komponen penting untuk mendeteksi keberadaan objek. Sensor jarak fotolistrik terdiri atas sumber cahaya yang biasa disebut emitor dan penerima atau receiver.
Sensor jarak fotolistrik masih dibagi menjadi tiga jenis yaitu sebagai berikut.
–Direct reflection yaitu menempatkan emitor dan receiver pada tempat yang sama, menggunakan cahaya yang dipantulkan langsung dari objek untuk akhirnya dapat dideteksi. Sedangkan objek yang tidak memantulkan cahaya seperti kaca akan susah untuk dideteksi.
–Refleksi dengan reflektor ini menempatkan atau menyimpan emitor dan receiver bersama dan membutuhkan reflektor. Sebuah objek dapat dideteksi keberadaannya ketika objek tersebut mengganggu berkas cahaya antara sensor dan reflektor.
–Thru Beam ini memiliki penempatan emitor dan receiver pada tempat yang berbeda atau terpisah. Sensor ini dapat mendeteksi suatu objek apabila sebuah objek mengganggu berkas cahaya antara emitor atau pemancar dengan receiver sebagai penerima.
C. Fungsi dan Pemanfaatan Sensor Proximity
Pemanfaatan sensor proximity ini digunakan untuk beberapa perangkat khususnya di dunia industri, perkantoran, dunia robot dan lainnya. Karena fungsinya sangat beragam, sehingga mendorong inovasi pembuatan perangkat atau mesin baru yang dilengkapi dengan sensor proximity.
1. Pemanfaatan sensor proximity pada smartphone
Telah disinggung di atas, bahwa sensor proximity banyak digunakan pada perangkat smartphone. Namun, pada awal perkembangan smartphone sensor proximity belum digunakan. Hanya baru-baru ini sensor jarak banyak digunakan pada ponsel pintar.
Sensor jarak pada smartphone akan aktif ketika ada panggilan telepon melalui aplikasi chat seperti whatsapp maupun melalui panggilan telepon biasa (pulsa). Ketika menelpon, sensor proximity akan mengirimkan sinyal untuk menonaktifkan fungsi layar sentuh.
Hal ini akan mematikan layar, sehingga layar sentuh tidak akan berfungsi ketika bersentuhan dengan telinga atau bagian tubuh yang lain. Ketika selesai menelpon dan menjauhkan smartphone dari telinga, sensor proximity akan mengirimkan sinyal untuk mengaktifkan kembali fungsi layar sentuh.
Sistem kerja sensor jarak pada perangkat smartphone sangat berguna bagi para pengguna ponsel pintar. Apabila tidak ada sensor jarak, mungkin layar smartphone akan terus aktif dan beroperasi ketika kita menempelkan smartphone pada telinga saat menelpon. Tentu hal ini akan menyusahkan.
Namun, beberapa perangkat smartphone yang telah usang, misalnya berumur lebih dari 5 tahun biasanya sensor proximty mengalami degradasi fungsi. Dimana, sensor jarak tidak berfungsi normal dan sering terjadi error. Untuk itu para produsen smartphone saling berlomba membuat setiap komponen smartphone terpasang kuat dan terlindungi, sehingga tahan hingga beberapa tahun kedepan.
2. Pemanfaatan sensor proximity pada mesin pengemasan
Sensor proximity kerap digunakan untuk mesin pengemasan produk. Misalnya, produk minuman gelas, kalengan, botol dan lainnya. Dengan adanya sensor ini, proses pengemasan dari produk yang siap dikemas menjadi lebih cepat.
Sistem kerjanya sama saja seperti pada smartphone dimana apabila ada objek atau produk yang mendekat, sensor proximity akan mengirimkan sinyal kepada mesin pengepres sehingga ketika produk mendekat akan dipress, misalnya pada penutup botol, label produk, dan lain-lain.
Kesalahan sensor proximity pada mesin pengemasan juga bisa saja terjadi. Hal ini bisa terjadi akibat fungsi mesin semakin lama semakin berkurang dan tidak responsif. Akibat dari kesalahan sensor proximity, pengemasan pada produk menjadi tidak pas dan akan terlihat cacat. Misalnya, pada penutup minuman gelas yang mana sebagian informasi terpotong.
