Transcript K-11Tranduser dan Sensor

Tranduser dan Sensor
Acelerometer
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.