Pengantar:

Hidung elektronik adalah perangkat yang mendeteksi bau lebih efektif daripada indra penciuman manusia. Hidung elektronik terdiri dari mekanisme deteksi bahan kimia. Hidung elektronik adalah perangkat penginderaan cerdas yang menggunakan serangkaian sensor gas yang tumpang tindih secara selektif bersama dengan komponen reorganisasi pola. Sekarang, hidung elektronik telah memberikan manfaat eksternal bagi kebenaran industri komersial, pertanian, biomedis, kosmetik, lingkungan, makanan, air, dan berbagai bidang penelitian ilmiah. Hidung elektronik mendeteksi gas berbahaya atau beracun yang tidak mungkin dilakukan oleh manusia.

Hidung elektronik

Bau tersusun dari molekul-molekul yang memiliki ukuran dan bentuk tertentu. Masing-masing molekul ini memiliki reseptor ukuran dan bentuk yang sesuai di hidung manusia. Ketika reseptor tertentu menerima molekul, ia mengirimkan sinyal ke otak dan otak mengidentifikasi bau yang terkait dengan molekul tertentu. Hidung elektronik bekerja dengan cara yang mirip dengan manusia. Hidung elektronik menggunakan sensor sebagai reseptor. Ketika sensor tertentu menerima molekul, ia mengirimkan sinyal ke program untuk diproses, bukan ke otak.

Prinsip Kerja Hidung Elektronik:

Hidung elektronik dikembangkan untuk meniru penciuman manusia yang fungsinya merupakan mekanisme yang tidak terpisah, yaitu penciuman atau rasa dipersepsikan sebagai sidik jari global. Pada dasarnya instrumen terdiri dari larik sensor, modul reorganisasi pola, dan sampling headspace, untuk menghasilkan pola sinyal yang digunakan untuk karakterisasi bau. Hidung elektronik terdiri dari tiga bagian utama yaitu sistem pendeteksi, sistem komputasi, sistem pengiriman sampel.

Diagram blok hidung elektronik

Sistem pengiriman sampel: Sistem pengiriman sampel memungkinkan pembentukan ruang utama sampel atau senyawa volatil yang merupakan sebagian kecil dari analisis. Sistem kemudian mengirimkan ruang kepala ini ke sistem deteksi hidung elektronik.

Sistem deteksi: Sistem deteksi yang terdiri dari sekelompok sensor merupakan bagian reaktif dari instrumen. Saat bersentuhan dengan senyawa volatil pada saat itu sensor bereaksi sehingga menyebabkan perubahan karakteristik kelistrikan.

Sistem Komputasi: Dalam kebanyakan hidung elektronik, setiap sensor sensitif terhadap semua molekul dengan caranya yang spesifik. Namun dalam hidung bioelektrik, protein reseptor yang merespons molekul bau tertentu digunakan. Sebagian besar hidung elektronik menggunakan susunan sensor yang bereaksi terhadap senyawa yang mudah menguap. Kapanpun sensor merasakan bau apapun, respons spesifik dicatat bahwa sinyal dikirim ke nilai digital.

Sensor yang lebih umum digunakan di hidung elektronik

Semikonduktor oksida logam (MOSFET)

Melakukan polimer

Timbangan mikro kristal kuarsa

Sensor piezoelektrik

Sensor Oksida Logam

Sensor semikonduktor Oksida Logam:

Ini digunakan untuk beralih atau memperkuat sinyal elektronik. Prinsip kerja MOSFET adalah molekul yang masuk ke dalam area sensor akan bermuatan positif atau negatif yang berpengaruh langsung terhadap medan listrik di dalam MOSFET.

Sensor Oksida Logam: (MOS)

“ubah rumus dc ke ac ”

Sensor ini didasarkan pada adsorpsi molekul gas untuk memicu perubahan konduktivitas. Perubahan konduktivitas ini adalah ukuran jumlah senyawa organik volatil yang teradsorpsi.

Sensor piezoelektrik:

Adsorpsi gas ke permukaan polimer menyebabkan perubahan massa pada permukaan sensor. Hal ini menghasilkan perubahan frekuensi resonansi kristal.

Timbangan mikro kristal kuarsa:

Ini adalah cara mengukur massa per satuan luas dengan mengukur perubahan frekuensi resonator kristal. Ini dapat disimpan di basis data.

Melakukan polimer:

Sensor gas polimer konduktif beroperasi berdasarkan perubahan hambatan listrik yang disebabkan oleh adsorpsi gas ke permukaan sensor.

Analisis Data Hidung Elektronik:

Keluaran digital yang dihasilkan oleh sensor hidung elektronik harus dianalisis dan diinterpretasikan untuk memberikan hasil. Ada tiga jenis teknik utama yang tersedia secara komersial.

Analisis grafis
Analisis data multivariat
Analisis jaringan

Analisis data untuk Electronic nose

Pilihan metode yang digunakan bergantung pada data input yang tersedia dari sensor.

Bentuk reduksi data yang paling sederhana adalah analisis grafis yang berguna untuk membandingkan sampel atau membandingkan elemen identifikasi bau dari analis yang tidak diketahui relatif terhadap sumber yang dikenal di perpustakaan referensi.

“konverter tegangan ke frekuensi menggunakan timer 555 ”

Analisis data multivariat menghasilkan sekumpulan teknik untuk analisis data yang merupakan teknik terlatih atau tidak terlatih. Teknik tidak terlatih digunakan ketika basis data dari sampel yang diketahui belum dibangun sebelumnya. Teknik MDA tak terlatih yang paling sederhana dan paling banyak digunakan adalah analisis komponen utama. Analisis data hidung elektronik MDA sangat berguna ketika sensor memiliki sensitivitas cakupan sebagian terhadap senyawa individu yang ada dalam pencampur sampel. PCA paling berguna jika tidak ada sampel yang diketahui tersedia.

Jaringan saraf adalah teknik analisis paling terkenal dan paling banyak digunakan dalam paket perangkat lunak statistik untuk hidung elektronik yang tersedia secara komersial.

Contoh electronic nose system untuk pendeteksi bau buah:

Sistem hidung elektronik

Sistem hidung elektronik yang diusulkan diuji dengan bau tiga buah yaitu, leman, pisang, lengkeng. Penciuman disiapkan dengan menempatkan sampel buah-buahan di pemutus yang ditutup dengan penutup. 8051 disetel ke mode pengujian atau pelatihan. Jika sistem dalam mode pelatihan, nilai sensor ditampilkan pada LCD. Jika sistem dalam mode pengujian, hasil klasifikasi buah target ditampilkan pada LCD. Array sensor mendapatkan gas melalui Valve1, yang biasanya ditutup. Pompa vakum dihidupkan selama 20 detik untuk memompa gas keluar dari rangkaian sensor.

Pengaturan pengujian gas untuk sistem E-Nose yang diusulkan

Nilai1 ditutup dan resistansi sensor diberikan 60 detik untuk mencapai mode status studi. Hasil klasifikasi nilai karakteristik sensor muncul pada LCD. Ruang array sensor diputus dari pemecah sampel buah dan katup1 dibuka untuk mengalirkan udara segar, katup 2 dibuka sehingga bau keluar. Ruangan itu diangin-anginkan dengan udara segar selama dua menit.

Penerapan Hidung Elektronik:

Diagnostik medis dan pemantauan kesehatan
Pemantauan lingkungan
Aplikasi dalam industri makanan
Deteksi bahan peledak
Aplikasi luar angkasa (NASA)
Industri penelitian dan pengembangan
Laboratorium kendali mutu
Bagian proses dan produksi
Deteksi bau obat
Deteksi bakteri berbahaya

Saya harap sekarang Anda sudah mendapatkan gambaran tentang cara kerja hidung elektronik. jika ada pertanyaan tentang konsep ini atau listrik dan proyek elektronik silakan tinggalkan bagian komentar di bawah.

Kredit Foto: