Penjelasan tentang Sensor Kelembaban (Humidity Sensor)

Kelembaban merupakan salah satu hal yang bisa mempengaruhi kondisi cuaca terhadap suatu daerah. Sensor kelembaban merupakan alat pengukur untuk mendefinisikan suatu kelembaban uap air yang terkandung di dalam udara. Ada dua jenis kelembaban yang akan diukur, yaitu : 

1. Kelembaban Absolut

Kelembaban absolut menjadi sebuah bilangan yang merujuk pada hitungan gram uap air yang tertampung pada 1 meter kubik udara. 

2. Kelembaban Relatif

Kelembaban relatif merupakan bilangan untuk menunjukkan seberapa persen perbandingan antara uap air yang tersedia di dalam udara pada saat pengukuran dan volume uap air maksimal yang akan tertampung oleh udaranya. 

Jenis - jenis Humidity Sensor

 

1. Sensor Kapasitif (Capacitive Sensors)

Sensor kapasitif dirancang khusus untuk mengukur jenis kelembaban relatif karena uap yang ada di dalam atmosfer bisa merubah permivitas elektrik udara. Dalam pengukuran uap air yang menggunakan sensor kapasitif akan ditentukan oleh rumus berikut ini : 

• T = ketentuan suhu (dalam K)

• P = merupakan tekanan udara basah (dalam mHg)

• Ps = berupa tekanan saturasi uap air pada temperature T (dalam mHg)

• H = merupakan sebuah kelembaban relatif (dalam %)

Artinya, beberapa rumus tersebut akan menunjukkan konstanta pada elektrik dari udara basah. Sehingga kapasitansi menjadi setara dengan kelembaban relatif. Adapun mengenai ruang antara plat kapasitornya bisa diisi dengan isolator yang memiliki konstanta pada elektrik, dimana akan berubah secara signifikan sesuai dengan waktu dan tingkat kelembaban.

Prinsip Kerja Sensor Kapasitif

Sensor kelembaban bekerja dengan memanfaatkan adanya perubahan kapasitif. Nantinya perubahan posisi bahan dielektrik akan terjadi diantara kedua keping tersebut. Pergeseran posisi pada salah satu keping dan luas keping yang akan langsung saling berhadapan, sehingga akan terjadi perubahan jarak diantara kedua keping. Jadi, sebuah sensor kelembaban film tipis bisa dibuat pada sebuah substrat silikon berupa lapisan dari SiO2 3000 A thick yang akan diletakkan pada suatu substrat n-Si dan terdapat dua material metal elektroda yang ditempatkan di lapisan SiO2 tersebut.

Selanjutnya, beberapa metal tersebut akan dibuat dari berbagai bahan seperti aluminium, phosphor, chromium yang dicampur dengan polysilicon. Sehingga tingkat kerapatan pada metal elektroda berkisar 2000 hingga 5000 A. Sederhananya, elektroda tadi akan dibuat dalam bentuk pola integritas. Jadi, sensor yang terbaik akan dilapisi dengan lapisan dielektrik sehingga bisa bekerja pada rating temperature sesuai dengan kebutuhan.

Karakteristik Sensor Kapasitif

• Bisa bekerja pada rating temperatur mulai dari 0°C hingga 50°C

• Bisa bekerja pada rating kelembaban mulai dari 20% hingga 100% RH 

• Memiliki tegangan kerja AC yang mencapai 1 Vrms

• Memiliki frekuensi kerja mulai dari 50 Hz hingga mencapai 1 Hz

• Biasanya akan mengonsumsi daya sebesar 0,3 mW

• Adanya perubahan temperatur dengan peningkatan 5 derajat celcius, maka kurva karakteristiknya menjadi bergeser yang berbanding terbalik dengan perubahan impedansi.

Intinya, sensor kapasitif akan bekerja dengan mendeteksi seberapa besar tingkat kelembaban relatif udara yang ada disekitar sensornya. Setelah terdeteksi, nantinya sensor akan merubah frekuensi oscillator dan mengirimkan data ke mikrokontroler serta mikro slave sehingga nantinya akan dilanjutkan ke mikro master untuk menganalisa data yang diperlukan.

2. Electrical Conductivity Sensors

Electrical Conductivity Sensors atau yang biasa disebut dengan Pope Element terdiri dari polystyrene. Pada umumnya, sensor ini akan dilakukan dengan asam sulfir untuk memperoleh karakteristik surface-resistivitas yang dibutuhkan. Tidak hanya itu, masih ada lagi material lainnya yang bisa digunakan dalam pembuatan sebuah film untuk sensor konduktivitas.

Material yang dimaksud berupa solidaritas, dikarenakan konduktivitas elektrik pada bahan tersebut sangat bervariasi dan bisa mempengaruhi terhadap tingkat kelembaban. Sistem kerja pada sensor ini terdiri dari film berukuran tipis yang berbahan polimer dan oksida logam diantara dua elektroda konduktif. Bagian sensornya telah dilapisi dengan logam yang memiliki pori-pori elektroda untuk memberikan perlindungan dari kontaminasi seperti kaca, keramik hingga silikon. Jadi, perubahan di dalam konstanta dielektrik sensor kelembaban kapasitifnya hampir sama dengan kelembaban relatif di lingkungan sekitarnya.

3. Thermal Conductivity Sensors

Penggunaan thermal conductivity sensors akan memanfaatkan gas untuk mengukur tingkat kelembaban melalui sensor thermistor. Prinsip kerja pada sensor ini terdiri dari dua ruang dengan masing-masing memiliki sebuah sensor yang identik dengan konduktivitas termal. Salah satu ruangnya ditutup kemudian diisi dengan gas referensi, sedangkan ruang satunya lagi bertugas sebagai penerima gas sampel. Artinya, perbedaan konduktivitas termal dari sampel gas referensi akan didefinisikan ke dalam angka konsentrasi oleh sirkuit mikroprosesor yang terdapat pada unit elektronik.