Tranduser dan SensorAcelerometer

Kurniawan Teguh Martono, ST., MT

Sistem Komputer UNDIP

Pendahuluan Salah satu hal terpenting dalam pengendalian

sistem navigasi adalah dalam hal penentuan posisi dan orientasi.

Oleh karena itu dibutuhkan suatu instrumen yang dapat mendeteksi keadaan dan keberadaan suatu benda.

Sensor-sensor yang biasa dipakai untuk mengetahui data keadaan suatu benda diantaranya adalah : GPS (posisi koordinat 3 dimensi), Sensor altimeter (sensor ketinggian), dan Sensor IMU (Inertial Measurement Unit)

IMU (Inertial Measurement Unit) IMU banyak digunakan untuk

keperluan navigasi suatu roket IMU merupakan suatu unit

dalam modul elektronik yang mengumpulkan data percepatan angular dan akselerasi linear, yang kemudian dikirim ke unit pemroses utama.

IMU terdiri dari kombinasi accelerometer (sensor percepatan) dan gyroscope (sensor angular) untuk menjejaki keberadaan dan pergerakan suatu benda.

Accelerometer Accelerometer adalah sebuah tranduser yang

berfungsi untuk : mengukur percepatan, mendeteksi dan mengukur getaran, ataupun mengukur percepatan akibat gravitasi bumi mengukur getaran yang terjadi pada kendaraan,

bangunan, mesin, dan juga bisa digunakan untuk mengukur getaran yang terjadi di dalam bumi, getaran mesin, jarak yang dinamis, dan kecepatan dengan ataupun tanpa pengaruh gravitasi bumi.

Percepatan Percepatan merupakan suatu keadaan

berubahnya kecepatan terhadap waktu. Bertambahnya suatu kecepatan dalam suatu

rentang waktu disebut juga percepatan (acceleration).

Jika kecepatan semakin berkurang daripada kecepatan sebelumnya, disebut deceleration.

Percepatan juga bergantung pada arah/orientasi karena merupakan penurunan kecepatan yang merupakan besaran vektor.

Berubahnya arah pergerakan suatu benda akan menimbulkan percepatan pula.

Prinsip Kerja Accelerometer Prinsip kerja dari tranduser ini berdasarkan hukum

fisika bahwa apabila suatu konduktor digerakkan melalui suatu medan magnet, atau jika suatu medan magnet digerakkan melalui suatu konduktor, maka akan timbul suatu tegangan induksi pada konduktor tersebut.

Prinsip kerja yang digunakan adalah prinsip percepatan (acceleration).

Sebuah per dengan beban dan dilepaskan , beban bergerak dengan suatu percepatan sampai kondisi tertentu akan berhenti. Bila ada sesuatu yang menggoncangkannya maka beban akan berayun kembali.  

Komponen Acelerometer

Tipe Accelerometer Capacitive Piezoelectric Piezoresistive Hall effect Magnetoresistive Heat Transfer

Capacitive Lempengan metal pada

sensor memproduksi sejumlah kapasitansi, perubahan kapasitansi akan mempengaruhi percepatan

ketika accelerometer bergerak ke kanan, massa yang ditandai dengan warna merah tertinggal dan mendorong logam berwarna biru lebih dekat satu sama lainnya, mengubah nilai kapasitansi sensor tersebut.

Piezoelectric kristal piezoelectric yang

terdapat pada accelerometer jenis ini mengeluarkan tegangan yang selanjutnya dikonversi menjadi percepatan

ketika accelerometer bergerak ke kanan, massa yang ditandai dengan warna merah menekan kristal piezoelektrik berwarna biru sehingga menghasilkan tegangan. Semakin besar akselerasi, semakin besar gaya tekan, dan semakin besar arus yang mengalir.

Piezoresistive Lempengan yang secara

resistan akan berubah sesuai dengan perubahan percepatan

Hall effect Percepatan yang dirubah

menjadi sinyal elektrik dengan cara mengukur setiap perubahan pergerakan yang terjadi pada daerah yang terinduksi magnet.

Magnetoresistive Perubahan percepatan diketahui berdasarkan

resistivitas material karena adanya daerah yang terinduksi magnet.

Heat Transfer Percepatan dapat diketahui dari lokasi sebuah

benda yang dipanaskan dan diukur ketika terjadi percepatan dengan sensor temperatur

Terminology pada sensor percepatan +1g, posisi diam sensor searah dengan arah

vertikal bumi dan menghadap ke atas) 0g, posisi diam sensor searah dengan arah

horizontal bumi -1g Output dari sensor berdasarkan konektor yang

mengarah ke bawah. Linearitas, selisih maksimum dari kurva antara

tegangan yang dihasilkan dan gravitasi dengan garis lurus

Sensitivity, Ukuran seberapa banyak perubahan yang terjadi pada hasil output sensor berdasarkan perubahan percepatan yang diinputkan. Satuan dari sensitivity adalah Volt/g.

Terminology pada sensor percepatan (2) Vcc, Tegangan sebagai input untuk sensor. %Vcc, Persentase dari tegangan yang

dihasilkan.Dapat mengkoreksi kesalahan akbat tegangan yang bervariasi ketika accelerometer bekerja.

Ratiometric, Output dari sensor yang berubah sesuai dengan perubahan tegangan input.

Fungsi dari accelerometer Mengubah fitur Kontroler Kontrol antarmuka Image stabilization

Spesifikasi Accelerometer Spesifikasi Dinamis Spesifikasi Electric Spesifikasi Mekanikal

Spesifikasi Dinamis Sensitivitas Toleransi sensitivitas Noise Amplitudo puncak Respon frekuensi Resonansi frekuensi Temperature output dari sensitivitas Range temperatur output

Spesifikasi Electric Tegangan input Arus input Tegangan bias Waktu yang diperluakan untuk menyalakan

accelerometer

Spesifikasi Mekanikal Range temperatur Berat Material untuk sensor Desain sensor Material pelapis (casing)

Contoh Penggunaan Accelerometer Transportasi Bidang Medis Science and Engineering Peralatan Elektronik

Transprotasi Salah satu pengguaan

accelerometer yang sangat umum yaitu dalam sistem airbag yang terdapat pada kendaraan, khususnya mobil.

Accelerometer ini digunakan untuk mendeteksi penurunan percepatan yang sangat besar yang biasanya terjadi ketika terjadinya tabrakan antar kendaraan.

Bidang Medis Sport Watch, berupa jam tangan olahraga

yang juga dapat menghitung berapa banyak langkah yang telah kita lakukan, menggunakan accelerometer untuk menghitung kecepatan dan jarak dari si pelari yang menggunakannya.

Science and Engineering ccelerometer banyak digunakan untuk

menghitung percepatan dan penurunan percepatan dari sebuah kendaraan.

Accelerometer membantu untuk mengevaluasi performansi dari mesin dan sistem percepatan dan juga breaking system (sistem penurunan percepatan).

Kecepatan yang biasa ditampilkan pada kendaraan anda umumnya didapatkan dari penggunaan accelerometer

Peralatan Elektronik ccelerometer pada laptop biasanya digunakan pada

sistem Sudden Motion Sensor, yang biasa digunakan untuk mendeteksi jatuhnya laptop.

Jika kondisi pada saat jatuh terdeteksi, hard disk drive yang ada akan diproteksi sehingga tidak terjadi data loss.

Accelerometer untuk secara otomatis mengubah arah layar (menjadi miring ataupun terbalik) sesuai dengan arah monitor tersebut ditegakkan (portrait atau landscape).

Camera recorder menggunakan accelerometer untuk menstabilkan gambar (image stabilization).

Camera digital menggunakan accelerometer untuk menu pilihan anti blur ketika mengambil gambar.