Transducer

Pengertian dan Macam Transducer

Transducer merupakan suatu perangkat / alat yang dapat merobah suatu besaran menjadi besaran lain, atau sebaliknya.

Gbr. Transducer sebagai pengalih besaran

Contoh-contoh transducer:

·        Mikrofon : besaran akustik menjadi besaran listrik

·        Loudspeaker: besaran listrik menjadi besaran akustik

·        Tabung sinar katoda :besaran listrik menjadi besaran gambar

·        Foto sel: besaran cahaya menjadi besaran listrik

1.    Mikrofon

Mikrofon tergantung kepada sudut peninjauannya dapat dibedakan sebagai berikut:

1.   Sudut peninjauan gejala fisis:

·    Mikrofon arang:

Mikrofon bekerja berdasar perubahan resistansi R

·    Mikrofon elektrodinamis:

Mikrofon yang bekerja berdasar perubahan induktansi L

·    Mikrofon kondensator:

Mikrofon yang bekerja berdasar perubahan kapasitor C

2.   Sudut peninjauan diagram arah:

·    Mikrofon Non Directional

Mikrofon yang mempunyai kepekaan penerimaan sama dari segala arah

·    Mikrofon Uni Directional:

Mikrofon yang kepekaan penerimaannya maksimum dr suatu arah tertentu. 

·    Mikrofon Bi Directional:

Mikrofon yang kepekaan penerimaannya maksimum dari 2 (dua) arah tertentu.

3.   Sudut peninjauan tekanan getaran:

·    Mikrofon Tekanan

·    Mikrofon Beda Tekanan.

2.   Mikrofon Arang

Gbr. Bagan dasar suatu mikrofon

Bagian utama mikrofon adalah suatu kotak yang berisi serbuk arang dan salah satu bidang permukaannya berupa membran.

Daya akustik yg datang pada membran akan menekan membran sehingga membran akan melengkung kedalam, dimana besarnya kelengkungan membran ini tergantung dari besarnya tekanan daya akustik yang datang.

Akibatnya serbuk arang dalam kotak akan tertekan dan merapat , hal mana menyebabkan elektron-elektron dalam atomnya akan lebih mudah untuk berpindah , dengan perkataan lain tahanan R_o  akan turun.

Mengingat sifat membran yang lentur, maka lengkungan kedalam akan dikuti oleh lengkungan keluar yang mengakibatkan keadaan sebaliknya dimana serbuk akan merenggang sehingga tahanan R_o naik.

Merapat-merenggangnya serbuk arang akan menyebabkan turun-naiknya tahanan serbuk  R_o , kondisi mana dapat diekivalenkan dengan suatu rangkaian pengganti dengan nilai R_o yang variabel sebagaimana terlihat pada Gambar Dibawah.

Gbr. Rangkaian pengganti mikrofon arang.

Berdasarkan analisis rangkaian listrik :

Arus listrik ac yang mengalir :    i_ac =  v_ac  /  (R_{o +} R_L)  Amp.

Tegangan output                   :   v_out = I R_L   = { v_ac  /  (R_{o +} R_L) } R_L

= { R_L  /  (R_{o +} R_L) } v _ac  Volt.

Dari persamaan ini telihat bahwa:

·   Bila daya akustik P besar, serbuk merapat, tahanan R_o turun, akibatnya tegangan ouput v_out menjadi naik.

·   Bila daya akustik kecil, serbuk merenggang, tahanan R_o naik, akibatnya tegangan ouput v_out menjadi turun.

Kesimpulan:  Input berupa besaran akustik

Output berupa besaran listrik.

Mikrofon adalah transducer akustik ke  listrik

3.   Loudspeaker

Fungsi louspeaker adalah untuk merobah besaran listrik menjadi besaran akustik

Berdasar cara kerjanya maka loudspeaker dapat dibedakan atas:

·   Loudspeaker radiasi langsung/direct radiated loudspeaker

·   Loudspeaker radiasi tak langsung / loudspeaker corong / horn loudspeaker.

     A.  Loudspeaker Radiasi Langsung

    Keterangan: 1.  Celah udara utk sirkulasi

2.   Kumparan

3.   Inti kumparan dari bahan ferromaknetis

4.   Armatur besi lunak

5.   Membran yang menempel pada armatur

Gbr. Bagan suatu Loudspeaker Radiasi Langsung

Cara kerja:

Arus i_ac yang berasal dari output Audio Amplifier akan dialirkan melalui kumparan sehingga membangkitkan fluks maknit F_m yang besarnya tergantung kepada jumlah lilitan serta bahan inti dari kumparan tersebut. Selanjutnya fluks maknit F_m menyebabkan timbulnya medan maknit  E_m dan gaya maknit F_m yang besarnya tergantung dari besarnya F_m tersebut

Gaya maknit F_m  akan menarik armatur untuk mendekat misalnya sejauh Dx, dan nilai Dx ini sebanding dengan F_m .

Karena arus i_ac yang mengalir adalah arus bolak balik, maka nilai Dx bisa positip atau negatip, dalam arti bahwa armatur tersebut bisa bergerak mendekat atau menjauh_.

Perobahan posisi armatur yang secara bergantian mendekat dan menjauh tersebut berlangsung dengan kecepatan sesuai frekuensi arus yang masuk (100 -10.000 Hz untuk musik ).

Karena membran menempel padanya, maka gerakan ini akan diikuti pula oleh membran, dikatakan membran bergetar.

Getaran membran akan membangkitkan suara yang merupakan besaran akustik.

     B.  Horn Loudspeaker / Loudspeaker Radiasi Tak Tangsung

Gbr. Bagan suatu Loudspeaker Radiasi Tak Langsung

Cara kerjanya:

Cara kerjanya mirip dengan Loudspeaker Radiasi Langsung, akan tetapi disini dengan adanya corong / horn yang panjang, getaran membran tidak secara langsung diradiasikan

  

4.   Tabung Sinar Katoda

Gbr. Bagan suatu Tabung Sinar Katoda

Prinsip kerja:

1.  Bila katoda dipanasi oleh filamen maka dr permukaannya akan ditembakkan / diradiasikan elektron dalam jumlah besar.

2.  Control grid akan mengatur arah radiasi dari elektron-elektron tersebut sehingga akan menuju kesatu arah tertentu, sehingga akhirnya mayoritas elektron akan menuju anoda.

3.  Saat meliwati anoda pemberkas elektron-elektron membentuk suatu berkas yang sempit.

Penyempitan elektron pada anoda pemberkas terjadi dengan bantuan 2 pasang pelat paralel sebagaimna pada gambar di bawah. 

Gbr. Anoda pemberkas yang berfungsi menyempitkan berkas elektron yang melaluinya.

Kedua pasang pelat diberi tegangan sedemikian rupa hingga timbul medan maknit yg arahnya dr kutub positip menuju kutub negatip.

Medan maknit ini selanjutnya menekan / menjepit berkas elektron yang melaluinya sehingga membentuk berkas yang sangat sempit.

4.  Pelat anoda pemercepat:

Sepasang pelat anoda pemercepat akan memacu elektron agar punya kecepatan yang sangat tinggi.

5.  Pelat defleksi vertikal:

Berkas elektron merambat diantara 2 pelat defleksi vertikal yg terdiri dari 2 pelat paralel sebagaimana Gambar dibawah.

Gbr. Pelat defleksi vertikal yang membelokkan

berkas elektron dalam arah vertikal.

Prinsip kerja pelat defleksi vertikal:

·  Lintasan elektron akan lurus dan menumbuk layar dititik P bila kedua pelat mempunyai tegangan yng sama.

·  Lintasan elektron melengkung keatas dan menumbuk layar dititik Q bila tegangan X lebih positip dari tegangan Y.

·   Lintasan elektron akan melengkung kebawah dan menumbuk layar dititik R bila tegangan Y lebih positip dari tegangan X.

6.   Pelat defleksi horizontal:

Gbr. Pelat defleksi horizontal yang membelokkan berkas elektron dalam arah horizontal.

Prinsip kerja pelat defleksi horizontal:

·   Lintasan elektron akan lurus dan menumbuk layar dititik P bila kedua pelat mempunyai tegangan yng sama.

·   Lintasan elektron melengkung kedepan dan menumbuk layar dititik S bila tegangan X lebih positip dari tegangan Y.

·     Lintasan elektron akan melengkung kebelakang dan menum-buk layar dititik T bila tegangan Y lebih positip dr tegangan X.

 

Gbr. Posisi titik tumbukan elektron dilayar monitor

Catatan:  1.  Posisi dan warna titik dilayar membentuk gambar

2.  Apa yang menentukan posisi titik?

3.  Apa yang menentukan warna titik?

Catatan:

1.  Monitor Layar Lengkung

Mengingat kecepatan elektron sudah tertentu maka agar pada setiap gambar tumbukan elektron pada titik layar terjadi secara bersamaan mk permukaan monitor haruslahdibuat melengkung.

2.  Monitor Layar Datar

Dengan kemajuan teknologi ternyata saat ini kecepatan elektron bisa diatur sedemikian rupa, sehingga meski panjang lintasan berbeda elektron2 tetap dapat mencapai layar monitor secara bersamaan.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat Gambar Dibawah 

Gbr. Layar monitor pada Tabung Sinar Katoda

a.   Kecepatan elektron konstan dgn pjg lintasan sama

b.   Kecepatan elektron bisa diatur dgn pjg lintasa beda

5.   Foto Sel

Gbr.  bagan suatu foto sel.

Foto sel berfungsi merobah besaran cahaya menjadi besaran listrik.

Prinsip kerja:

Berkas cahaya yang datang / jatuh pada katoda akan memanas-kan katoda sehingga elektron yang terdapat pada permukaan katoda tersebut akan teradiasi.

Secara otomatis elektron akan tertarik dan terkumpul di anoda, berarti terjadi aliran elektron dari katoda ke anoda.

Semakin besar enersi cahaya, semakin banyak pula elektron yang smpai di anoda.

Karena aliran elektron berlawanan dengan arah arus, maka dengan perkataan lain ada aliran arus i dari anoda ke katoda, arus mana akan mengalir searah jarum jam.

Besarnya tegangan out put rangkaian diatas adalah V_out = i R_L Volt

6.   Kamera TV

Fungsi kamera adalah untuk merobah besaran gambar menjadi besaran listrik, sehingga dengan demikian prinsip kerjanya hampir sama dgn facsimile (pengiriman gambar diam) ataupun proses mendapatkan sinyal video.

Oleh : Ibu Ir. Hj. Nien K. Nauman