Praktikum Up & Uc: Sensor Magnet (Hall Effect)

[Menuju Akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Tujuan

1.Tujuan

1. Memahami karakteristik sensor magnet (Hall Effect)
2. Membuat rangkaian dari sensor magnet (Hall Effect)
3. Menjalankan dan menganalisa dari sensor magnet (Hall Effect)

[kembali]

2.Alat Dan Bahan

1.Resistor

Resistor merupakan komponen elektronika yang berguna untuk menghambat aliran arus listrik sehingga tidak terjadi short circuit. mempunyai resistansi yang berbeda beda sesuai kebutuhan.

2.Capacitor

Capasitor pada rangkaian berfungsi untuk menyimpan muatan listrik sementara.

3.Transistor

Transistor adalah komponen semikonduktor yang memiliki berbagai macam fungsi seperti sebagai penguat, pengendali, penyearah, osilator, modulator dan lain sebagainya. Transistor merupakan salah satu komponen semikonduktor yang paling banyak ditemukan dalam rangkaian-rangkaian elektronika.

4. Sensor Magnet (Hall Effect)

Sensor Magnet (Hall Effect) adalah komponen jenis transduser yang dapat mengubah informasi magnetik menjadi sinyal listrik untuk pemrosesan rangkaian elektronik selanjutnya,transduser yang bervariasi tegangan output sebagai respon terhadap medan magnet

5.Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua kutub dan berfungsi menyearahkan arus.

6.Buzzer

Buzzer adalah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara.

[kembali]
3.Dasar Teori

Pengertian

Sensor magnet adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikanperubahan kondisi pada keluaran. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off)yang digerakkan oleh adanya medan magnet disekitarnya,Sensor magnet terbagi menjadi dua yaitu primary magnetic sensor dan secondary magnetic sensor.

Primary Magnetic Sensor disebut juga Magnetometers, yaitu alat yang digunakan untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu benda logam dengan cara mendeteksi anomali magnetiknya, salah satu jenis magnetometer adalah Sensor Hall Effect.

Sensor Hall Effect adalah transduser yang tegangan outputnya bervariasi sebagai respon terhadap medan magnet, terdiri dari lapisan silikon yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik. umumnya sensor ini dibuat dari semikonduktor dengan mobilitas elektron tinggi seperti antimonide inidium.

Sensor ini biasanya digunakan untuk mendeteksi medan magnet,switch proximity,kecepatan deteksi dan aplikasi mendeteksi arus, temperatur,tekanan serta posisi.

Prinsip Sensor hall effect ialah :

Teori Hall Effect :

Gambar 1. Arus Mengalir Melalui Piring

Prinsip Efek Hall mengatakan bahwa ketika konduktor atau semikonduktor dengan arus yang mengalir dalam satu arah dimasukkan tegak lurus dengan medan magnet, tegangan dapat diukur pada sudut yang tepat ke jalur saat ini.Saat pembawa muatan bergerak, mereka akan menghasilkan medan magnet.

Jika magnet di dekat pelat, medan magnetnya akan mendistorsi medan magnet pembawa muatan. Ini akan mengganggu aliran langsung pembawa muatan. Gaya yang mengganggu arah aliran pembawa muatan dikenal sebagai gaya Lorentz.

Karena distorsi dalam medan magnet pembawa muatan, elektron bermuatan negatif akan dibelokkan ke satu sisi pelat dan lubang bermuatan positif ke sisi lain. Itulah sebabnya perbedaan adanya potensial (juga disebut sebagai Hall Voltage) akan menghasilkan antara kedua sisi pelat yang dapat diukur menggunakan meter.

Gambar 2. Pembelokan elektron

Efek ini dikenal sebagai Efek Hall. Semakin kuat medan magnet, semakin banyak elektron akan dibelokkan. Ini berarti bahwa semakin tinggi arus, semakin banyak elektron akan dibelokkan. Dan, semakin banyak elektron akan dibelokkan, semakin banyak perbedaan potensial yang akan diamati antara kedua sisi pelat. Karena itu didapatkan bahwa:

Hall Voltage berbanding lurus dengan Arus Listrik, dan
Hall Voltage berbanding lurus dengan medan magnet yang diterapkan.

Dimana:

I - Arus mengalir melalui Sensor
B - Kekuatan Medan Magnet
q - Mengisi daya
n - jumlah pembawa muatan per unit volume
d - Ketebalan Sensor

Densitas Fluks Magnetik

Densitas Fluks Magnetik diwakili oleh 'B'. Ekspresi matematis untuk Magnetic Flux Density adalah: -

Teori Sensor Hall Effect

Gambar 3.Prinsip Sensor Hall Effect

Ketika sensor ditempatkan dalam medan magnet, garis fluks magnetik mengerahkan kekuatan pada bahan semikonduktor yang membelokkan pembawa muatan, elektron dan lubang, ke kedua sisi pelat semikonduktor. Gerakan pembawa muatan ini adalah hasil dari gaya magnet yang mereka alami melewati bahan semikonduktor.

Ketika elektron dan lubang ini bergerak ke sisi samping, perbedaan potensial dihasilkan antara kedua sisi bahan semikonduktor dengan penumpukan pembawa muatan ini. Kemudian pergerakan elektron melalui bahan semikonduktor dipengaruhi oleh adanya medan magnet luar yang berada di sudut kanan ke sana dan efek ini lebih besar dalam bahan berbentuk persegi panjang datar.

Efek menghasilkan tegangan yang dapat diukur dengan menggunakan medan magnet disebut Efek Hall, Untuk menghasilkan perbedaan potensial di seluruh perangkat, garis fluks magnetik harus tegak lurus, (90 o ) dengan aliran arus dan dari polaritas yang benar, umumnya kutub selatan.

Efek Hall memberikan informasi mengenai jenis kutub magnet dan besarnya medan magnet. Misalnya, kutub selatan akan menyebabkan perangkat menghasilkan output tegangan sedangkan kutub utara tidak akan berpengaruh. Secara umum, sensor dan sakelar Hall Effect dirancang untuk berada dalam posisi "OFF", (kondisi sirkuit terbuka) saat tidak ada medan magnet. Mereka hanya menyalakan "ON", (kondisi sirkuit tertutup) ketika mengalami medan magnet dengan kekuatan dan polaritas yang cukup.

Gambar 4. Grafik Vout dengan Fluks magnet

Sensor linear atau analog menghasilkan output tegangan kontinu yang meningkat dengan medan magnet yang kuat dan berkurang dengan medan magnet yang lemah. Dalam sensor efek Hall keluaran linear, karena kekuatan medan magnet meningkatkan sinyal output dari amplifier juga akan meningkat hingga mulai jenuh oleh batas yang dikenakan padanya oleh catu daya. Setiap penambahan tambahan dalam medan magnet tidak akan berpengaruh pada output tetapi lebih mendorongnya ke saturasi.

Kelebihan Hall Effect Sensor :

- Dapat dioperasikan sebagai switch.

- Dapat dioperasikan sampai 100Khz.

- Biaya lebih murah dari switch mekanis lainnya.

- Sensor ini tidak akan terpengaruh oleh kontaminasi lingkungan(tahan debu,kotoran,air, dan lumpur). oleh karena itu dapat digunakan dalam kondisi yang ekstrim.

- Dapat digunakan sebagai posisi,perpindahan dan sensor kedekatan.

- Dapat bertahan lama.

Kekurangan Hall Effect Sensor :

- Fluks magnet disekitar sensor dapat menurunkan akurasi pendeteksi tersebut.

- Tegangan yang dihasilkan sangat kecil sehingga harus diperkuat menggunkan amplifier sebelum dihubungkan ke rangkaian induk.

[kembali]

4.Percobaan

Gambar 5. Saat Magnet jauh dari sensor, maka Buzzer akan aktif

Gambar 6.Saat Magnet jauh dari sensor, maka Buzzer akan non-aktif

Prinsip Kerja :

Saat sumber tegangan dc aktif, arus mengalir menuju R1,R3 dan R4, dari R1 terbagi lagi ke kapasitor C1 dan dilanjutkan ke ground lalu arus masuk ke terminal VCC(1) dari sensor hall effect, saat magnet didekatkan ke sensor maka arus yang akan mengalir ke Vout(3) akan besar karena banyak elektron yang belokkan dan selanjutnya arus masuk ke terminal (2) lalu ke ground. pada terminal 3 arus menuju ke basis dari transistor PNP, karena tegangan pada VBE kecil dari 0,7V maka transistor Q2 tidak aktif sehingga tidak ada arus yang mengalir dari sumber ke emitter lalu ke kolektor pada transistor PNP. karena transistor dari Q2 tidak aktif maka arus akan mengalir ke basis dari Q1 karena tegangan pada basis 0,7V maka transistor Q1 akan aktif sehingga arus dari sumber akan mengalir ke R4 lalu menuju buzzer lalu ke kolektor dan diterus kan ke emitter dan ke ground. Sehingga buzzer menjadi aktif.
Saat magnet di jauhkan maka arus mengalir ke terminal VCC karena flux magnet yang mempengaruih sensor jauh, maka elektron yang dibelokkan sedikit sehingga arus yang dihasilkan akan menjadi sedikit, lalu arus mengalir ke basis transistor Q2 karen tegangan pada VBE transistor PNP melebihi 0,7V maka transistor Q2 aktif lalu arus dari masuk ke emitter lalu ke kolektor dan dilanjutkan ke ground, lalu arus dari sumber akan masuk ke basis Q1, karena tegangan pada basis Q1 kurang dari 0,7 V maka transistor Q1 tidak aktif sehingga buzzer tidak aktif karena buzzer tidak terhubung ke ground.

[kembali]

5.Video