makalah sensor1
DESCRIPTION
makalah sistem sensorTRANSCRIPT
MAKALAH SENSOR KECEPATAN DAN PERCEPATAN SERTA
SENSOR GAYA DAN REGANGAN
Di Susun Guna Memenuhi Tugas Tengah Semester Mata Kuliah Sistem Sensor
Dosen Pengampu: Dr. SUTIKNO M.T.
Disusun Oleh:
KEVIN MAULANA KRISHNA (4211411053)
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2013/2014
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi dari masa ke masa akan terus berkembang cepat
terutama dibidang elektronika dan instrumen. Perkembangan ini tampak jelas dibidang elektronika
waktu itu manusia sering menggukan peralatan secara manual namun beralih ke electro-mechanic
(semi otomatis) dan sekarang sudah menggunakan robotic (full automatic).
Kemudian penngunaannya menjalar ke bidang manapun,tetapi untuk menjalankan system
terlabih dahulu harus ada sebuah sensor dan transduser yang bekerja sebelumnya, Sensor dan
transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah
sistem. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari
sistem pengaturan secara otomatis
Sepeti halnya pengukuran kecepatan benda yang bergerak,itu memerlukan suatu telitian yang
tinggi dan tepat karena bila salah maka akan akan mempengaruhi hasil uji coba,dan juga dapat
memilih sensor yang tepat. Oleh sebab itu sekarang banyak pakar-pakar yang meelakukan penelitian
banyak menggunakan sensor.
Contohnya saja untuk mengukur perceptan suatu benda kemudian mendeteksi gelombang air
laut,mendeteksi gerakan tangan dan kaki atau medeteksi gaya tekan pegas pada ssock mobil,dll.
Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah :
a. Untuk mengetahui pengertian dari sensor kecepatan,percepatan dan sensor gaya,regangan
b. Untuk mengetahui karakteristik sensor kecepatan,percepatan dan sensor gaya,regangan
c. Untuk mengetahui Contoh sensor kecepatan,percepatan dan sensor gaya,regangan.
.
BAB II
PEMBAHASAN
SENSOR KECEPATAN DAN PERCEPATAN
Percepatan merupakan karakteristik dinamis dari sebuah objek, karena menurut hukum kedua
Newton, pada dasarnya membutuhkan penerapan kekuatan. Akibatnya, posisi, kecepatan, dan
percepatan semua terkait: Velocity merupakan turunan pertama posisi dan percepatan adalah turunan
kedua. Namun, dalam lingkungan yang bising, mengambil derivatif dapat mengakibatkan kesalahan
yang sangat tinggi, bahkan jika sinyal sirkuit pengkondisian kompleks dan canggih bekerja.Oleh
karena itu, kecepatan dan percepatan yang tidak berasal dari detektor posisi, melainkan diukur
dengan sensor khusus.Sebagai aturan praktis, dalam aplikasi frekuensi rendah (memiliki bandwidth
di urutan 1 Hz), posisi dan pengukuran perpindahan umumnya memberikan akurasi yang baik.
Velocity (kecepatan atau laju gerak) mungkin linear atau sudut, yaitu, hal itu menunjukkan
seberapa cepat suatu benda bergerak sepanjang garis lurus atau seberapa cepat berputar.Ukuran
kecepatan tergantung pada skala dari sebuah objek dan dapat dinyatakan, Ketika posisi kendaraan
ditentukan dengan tingkat periodik, perhitungan kecepatannya tidak ada masalah.Untuk obyek yang
lebih kecil dan jarak pendek, GPS bukan solusi.Mendeteksi kecepatan untuk objek tersebut
memerlukan referensi yang berbeda.Ide dasar di balik banyak sensor untuk transduksi kecepatan atau
percepatan adalah pengukuran perpindahan dari suatu obyek dengan memperhatikan beberapa
referensi obyek yang, dalam banyak kasus, merupakan bagian integral dari sensor.Perpindahan disini
adalah kata kunci .Banyak kecepatan atau sensor percepatan mengandung komponen yang sensitif
terhadap perpindahan.Dengan demikian, sensor posisi dan perpindahan yang dijelaskan adalah
bagian integral dari sensor kecepatan dan akselerometer.Dalam beberapa kasus, bagaimanapun,
sensor kecepatan dan accelerometers tidak menggunakan perpindahan transduser menengah karena
gerakan mereka dapat langsung diubah menjadi sinyal listrik. Misalnya, memindahkan magnet
meskipun kumparan kawat akan menginduksi tegangan dalam kumparan
Gambar.1 .Prinsip operasi dari sensor kecepatan elektromagnetik
Dalam sensor kecepatan , kedua ujung magnet berada di dalam koil. Dengan single coil , ini akan
memberikan output nol karena tegangan yang dihasilkan oleh salah satu ujung magnet akan
membatalkan tegangan yang dihasilkan oleh ujung. Untuk mengatasi keterbatasan ini, kumparan ini
dibagi menjadi dua bagian. Kutub utara magnet menginduksi arus dalam satu kumparan, dan kutub
selatan menginduksi arus dalam kumparan lain (Gambar.1). Kedua kumparan yang terhubung dalam
arah berlawanan-seri untuk mendapatkan output sebanding dengan kecepatan magnet. Kecepatan
maksimum terdeteksi tergantung terutama pada tahap input dari sirkuit elektronik antarmuka.
Kecepatan terdeteksi minimum tergantung pada lantai kebisingan dan terutama suara ditransmisikan
dari peralatan-ac-arus tinggi di dekatnya.
Sensor kecepatan dengan menggunakan diode merupakan salah satu pengembangan yang
relatif baru dari aplikasi diode yang diharapkan dapat menjadi alternatif teknologi sensor
yang handal, akurat, tetapi relatif ekonomis dan sederhana Umumnya diode dipakai sebagai
rangkaian penyearah. Dengan memanfaatkan perubahan karakteristik tegangan diode terhadap
suhu, diode dapat dipakai sebagai sensor suhu maupun sensor kecepatan angin. Rangkaian
diode dipanaskan oleh heater, kemudian kecepatan angin akan mendinginkan diode, sehingga
terjadi keterkaitan antara kecepatan angin dan tegangan diode. Konsep inilah yang dipakai sebagai
sensor kecepatan anginSensor kecepatan ini menggunakan dua diode 1N4001 yang disusun seri
dan dilekatkan dengan sebuah heater yang berupa resistor berdaya 1 watt, seperti ditunjukkan pada
Gambar.2. Arus heater dijaga konstan agar diperoleh suhu yang konstan pada 150°C. Suhu
ini akan memanaskan diode sehingga tegangan forward diode menjadi lebih kecil dari tegangan
forward pada suhu kamar. Angin yang disebabkan gerak maju kapal dengan kecepatan tertentu
akan menyebabkan suhu diode turun, sehingga tegangan forward diode akan naik. Dengan
konsep ini diperoleh keterkaitan antara kecepatan kapal dan tegangan forward diode.
Gambar.2 Diode sebagai sensor kecepatan
Gambar.3 Rangkaian Signal conditioning
Rangkaian signal conditioning dengan jembatan DC dan penguat instrumentasi digunakan untuk
mengolah tegangan keluaran sensor seperti ditunjukkan pada Gambar.3. Tegangan output
rangkaian ini diseting pada range 0 – 5 volt sehingga dapat langsung diolah oleh ADC atau
mikrokontroler. 1. Karakteristik Accelerometer
Sensor accelerometer adalah sensor yang dapat mengukur percepatan, mendeteksi dan
mengukur getaran (vibrasi), dan mengukur percepatan akibat gravitasi.Salah satu aplikasi sensor
accelerometer yang saat ini sedang dikembangkan adalah untuk mendeteksi gerakan, sepert i
gerakan kaki ket ika berjalan sebagai alat navigasi dan juga gerakan tangan sebagai alat
konsol game atau untuk pengont rolan lain. Pada saat mendeteksi gerakan tangan, sensor
accelerometer ditempatkan pada tangan yang bergerak dan mendeteksi percepatan dari gerakan
tersebut. Dari percepatan yang diukur tersebut dapat dicari jarak dan juga arah pada saat gerakan
dilakukan. Getaran merupakan fenomena mekanik dinamis yang melibatkan gerak osilasi periodik
sekitar posisi referensi. Dalam beberapa kasus (analisis shock, percepatan linier, dll), aspek berosilasi
mungkin hilang, tapi pengukuran dan desain sensor tetap sama. Sebuah accelerometer dapat
ditetapkan sebagai satu perangkat derajat-offreedom yang memiliki beberapa jenis massa seismik
(kadang-kadang disebut bukti massa), sebuah sistem pendukung springlike, dan struktur frame
dengan sifat redaman. Model Amathematical dari accelerometer diwakili oleh Persamaan.
(1.1)
Untuk menyelesaikan persamaan tersebut, akan lebih mudah untuk menggunakan transformasi
Laplace, yang menghasilkan
(1.2)
di mana X ( s ) dan A ( s ) adalah transformasi Laplace dari x (t ) dan d2y/dt2 ,masing-masing.1
Pemecahan untuk X ( s ) , kita memperoleh
(1.3)
Kami memperkenalkan variabel konvensional ω0 =√k / M , dan 2ζω0 = b / M , maka Persamaan.
(1.3 ) dapat dinyatakan sebagai
(1.4)
Nilai ω0 merupakan frekuensi alami sudut accelerometer dan ζ adalahkoefisien redaman
normal .Mari kita mengatur:
(1.5)
kemudian, Persamaan. (8.3) menjadi X (s) = G (s) A (s) dan larutan dapat dinyatakan dalam dari
invers Laplace Operator transformasi sebagai
(1.6)
yang, dari teorema konvolusi untuk Transformasi Laplace, dapat dinyatakan sebagai
(1.7)
.
Gambar 1.1 Sebuah respon frekuensi accelerometer .fn adalah frekuensi alami dan Vref adalah frekuensi referensi
dimana a adalah dorongan tergantung waktu dari tubuh accelerometer dan g (t) adalah invers
transformasi L-1{G (s)}. Jika kita mengatur ω = ω0 1-ζ 2, maka Persamaan. (8.6) memiliki dua
solusi.Salah satunya adalah untuk modus underdamped (ζ <1),
(1.8)
sedangkan untuk modus overdamped (ζ> 1),
(1.9)
dimanaω = ω0_ ζ 2 -1. Solusi di atas dapat dievaluasi untuk input akselerasi yang berbeda diterapkan
pada accelerometer dasar.
Sebuah rancangan yang benar, diinstal, dan dikalibrasi accelerometer harus memiliki satu
jelas diidentifikasi resonansi (alam) frekuensi dan respon frekuensi datar di mana pengukuran paling
akurat dapat dibuat (Gambar 1.1)Dalam wilayah ini datar, karena perubahan frekuensi bergetar,
output dari sensor dengan benar akan mencerminkan perubahan tanpa mengalikan sinyal dengan
setiap variasi dalam karakteristik frekuensi accelerometer. Redaman viskos digunakan dalam banyak
akselerometer untuk meningkatkan rentang frekuensi yang berguna dengan membatasi efek dari
resonansi.Sebagai media redaman, minyak silikon digunakan cukup sering.
2. Accelerometers Capacitive
Accelerometer membutuhkan komponen khusus yang gerakan tertinggal dari tempat semula
accelerometer, yang digabungkan dengan objek yang diteliti. Kemudian, transduser perpindahan
dapat digunakan untuk menghasilkan sinyal listrik sebagai fungsi, atau bukti percepatan. Komponen
ini biasanya disebut baik seismik atau massa inersia. Terlepas dari desain sensor 'atau teknik
konversi, merupakan tujuan akhir pengukuran adalah deteksi perpindahan massa sehubungan dengan
tempat semula accelerometer.Oleh karena itu, setiap perpindahan transduser yang sesuai mampu
mengukur gerakan mikroskopis di bawah getaran kuat atau percepatan linier dapat digunakan dalam
accelerometer.
Gambar .2.1 .Accelerometer kapasitif dengan kapasitor diferensial : ( A ) gambaran dari sisi samping , ( B ) gambaran
atas massa seismik didukung oleh empat mata silikon .
Sebuah konversi perpindahan kapasitif adalah salah satu metode sensor.sensor percepatan kapasitif
terbukti dan dapat diandalkan pada dasarnya mengandung setidaknya dua komponen, yang pertama
adalah "stasioner" piring (yaitu, terhubung ke tempat asal) dan yang lainnya adalah piring melekat
pada massa inersia yang bebas untuk bergerak di dalam tempat asal. Lempeng ini membentuk
kapasitor yang nilainya merupakan fungsi dari d jarak antara pelat Dikatakan bahwa nilai kapasitor
dipengaruhi oleh percepatan.Sebuah perpindahan maksimum yang diukur dengan accelerometer
kapasitif jarang melebihi 20 M. Oleh karena itu, seperti perpindahan kecil membutuhkan
kompensasi diandalkan drift dan berbagai gangguan. Gambar 2.1A menunjukan diagram penampang
accelerometer kapasitif dimana massa internal terjepit di antara tutup atas dan dasar. Massa didukung
oleh empat pegas silikon.Pelat atas dan dasar yang dipisahkan oleh jarak masing d1 dan d2. Semua
tiga bagian yang micromachined dari wafer silikon. Gambar 2.2 adalah diagram sirkuit sederhana
untuk konverter kapasitansi-tovoltage.Sebuah pelat sejajar kapasitor Cmc antara massa dan elektroda
topi memiliki plat S1 daerah. Jarak d1 pelat dapat dikurangi dengan jumlah Δ ketika massa bergerak
menuju pelat atas. Sebuah Cmb kapasitor kedua memiliki plat daerah yang berbeda S2 muncul antara
massa dan basis. Ketika bergerak massal terhadap plateand atas dari dasar, d2 jarak meningkat oleh
Δ. Nilai Δ sama tothe mekanik kekuatan Fm bertindak pada massa dibagi dengan k konstanta pegas
dari pegas silikon:
(2.1)
Gambar .2.2 .Diagram sirkuit konversi kapasitansi ke tegangan,cocok untuk integrasi pada silicon
Tegasnya,rangkaian ekuivalen accelerometer berlaku hanya bila gaya elektrostatik tidak
mempengaruhi posisi massa ( yaitu , ketika kapasitor tergantung secara linier pada Fm ). Ketika
accelerometer berfungsi sebagai kapasitor masukan ke switchedcapacitor penjumlahan penguat ,
tegangan output tergantung pada nilai dari kapasitor dan, kemudian , terhadap gaya :
(2.2)
Persamaan (2.1) berlaku untuk perubahan kecil dalam kapasitansi sensor itu. Accelerometer output
juga merupakan fungsi dari suhu dan ketidakcocokan kapasitif. Dianjurkan yang dikalibrasi melalui
seluruh rentang suhu dan koreksi yang tepat dilakukan selama sinyal processing. Another metode
yang efektif untuk meyakinkan stabilitas tinggi adalah untuk merancang sistem mengkalibrasi-diri
yang menggunakan gaya elektrostatik muncul dalam perakitan accelerometer ketika tegangan tinggi
diterapkan ke salah satu topi atau dasar elektroda.
3. Giroskop Sebelah kompas magnetik, giroskop mungkin adalah navigasi yang paling umum sensor.
Dalam banyak kasus, di mana medan geomagnetik adalah baik tidak ada (di ruang angkasa) atau
diubah oleh adanya beberapa gangguan, giroskop adalah sensor yang sangat diperlukan untuk
menentukan posisi kendaraan. Sebuah giroskop, atau gyro untuk jangka pendek, adalah "penjaga
arah, "seperti pendulum dalam jam adalah" penjaga waktu. "Operasi gyro berdasarkan prinsip dasar
konservasi momentum sudut: Dalam setiap sistem partikel, total momentum sudut sistem relatif
terhadap setiap titik tetap dalam ruang tetap konstan, tidak memberikan tindakan kekuatan eksternal
pada sistem.
3.1 Giroskop Rotor
Gyro Amechanical terdiri dari disk besar bebas berputar pada sumbu putaran yang itu sendiri
terkurung dalam kerangka yang bebas untuk memutar sekitar satu atau dua sumbu. Oleh karena itu,
tergantung pada jumlah sumbu berputar, gyros dapat berupa satu-, atau dua-derajat-of-kebebasan
jenis. Dua kualitas dari rekening giro untuk itu kegunaan adalah sebagai berikut: (1) sumbu spin
giroskop bebas akan tetap diperbaiki dengan menghormati ruang, asalkan tidak ada kekuatan
eksternal untuk bertindak atasnya dan (2) gyro dapat dibuat untuk memberikan torsi (atau sinyal
output) yang sebanding dengan sudut kecepatan sekitar satu sumbu tegak lurus terhadap sumbu
putar. Ketika roda (rotor) berputar bebas, ia cenderung untuk mempertahankan posisi aksial. Jika
Platform gyro berputar di sekitar sumbu masukan, gyro akan mengembangkan torsi sekitar tegak lurus
(output) sumbu, sehingga mengubah sumbu spinnya sekitar sumbu output. Ini Fenomena ini disebut presesi
gyro. Hal ini dapat dijelaskan oleh hukum Newton gerak untuk rotasi: Tingkat perubahan terhadap waktu
dari momentum sudut tentang segala yang diberikan sumbu adalah sama dengan torsi diterapkan pada sumbu
yang diberikan.
3.2 Giroskop Silicon Monolithic
.Penggunaan teknologi MEMS micromachine memungkinkan desain sebuah giroskop
miniatur di mana disk berputar diganti dengan elemen bergetar.Selain itu, gyro bergetar jauh lebih
kuat dan dapat menahan lingkungan khas dari banyak militer dan aplikasi ruang angkasa.Semua
giroskop bergetar bergantung pada fenomena percepatan Coriolis. Efek Coriolis adalah gaya inersia
yang dijelaskan oleh orang Perancis abad kesembilan belas insinyur-matematika-Gaspard Gustave
Coriolis pada tahun 1835.
Gambar 3.2.1 .( A ) percepatan Coriolis ; ( B ) getar -ring struktur micromachined , ( C - F ) efek percepatan pada modus
bergetar cincin .
Agar resonator agar berfungsi dengan benar, harus didukung dengan cara yang memungkinkan untuk
bergetar sebebas mungkin. Elemen penginderaan ditunjukkan pada Gambar. 3.2.1B. Resonator
terdiri dari cincin silikon 6-mm, didukung oleh delapan radial compliant kisi, yang berlabuh ke 10 ×
10-mm mendukung frame. Konduktor pembawa arusdisimpan dan berpola pada permukaan atas saja,
dan bantalan untuk ikatan kawat berada pada bingkai dukungan luar. Chip anodically terikat pada
pendukung struktur kaca yang termal cocok untuk silikon. Ada delapan identik melakukan loop,
masing-masing yang mengikuti pola: pad → ikatan sepanjang panjang dukungan kaki → sekitar 1/8
segmen cincin → sepanjang panjang kaki support berikutnya → pad obligasi. Setiap kaki sehingga
berisi dua konduktor, masing-masing dari loop yang berdekatan, di samping konduktor ketiga, yang
terletak di antara mereka, untuk meminimalkan kopling kapasitif.Silikon substrat juga terhubung
untuk memberikan tanah pesawat.Gambar 3.2.1C menunjukkan pandangan sisi resonator dalam
kondisi tidak ada akselerasi, Gambar. 3.2.1D menunjukkan efek sumbu z linear percepatan, Gambar.
Menunjukkan 3.2.1E efek percepatan sudut tentang sumbu x, dan Gambar. 3.2.1F menunjukkan efek
percepatan sudut sekitar sumbu y.Karena perubahan posisi cincin dengan hormat ke frame, yang
dibutuhkan adalah kombinasi dari perpindahan pikap transduser untuk mendeteksi gerakan tertentu
dari resonator. Getaran Resonator mungkin, misalnya, dirasakan oleh transduser bekerja
elektromagnetik, capacitively, optik, piezoelectrically, atau dengan cara pengukur regangan.
3.3 Giroskop Optika
Gyros optik dirancang dengan baik cincin serat resonator, atau serat koil mana cincin memiliki
banyak berubah dari serat optik .Cincin optik resonator ditunjukkan pada Gambar. 1.8A.
Gambar .3.3.1 .( A ) cincin serat optik resonator , ( B ) serat optik gyro coil analog .
Ini terdiri dari sebuah loop serat dibentuk oleh beam splitter serat yang memiliki rasio kopling garis
sangat rendah. Ketika sinar yang masuk adalah pada frekuensi resonansi dari cincin serat, pasangan
cahaya ke dalam rongga serat dan intensitas dalam keluar tetes cahaya.Kumparan serat gyro (Gambar
3.3.1B) mengandung sumber cahaya dan detektor digabungkan ke serat. Polarizer cahaya diposisikan
antara detektor dan kedua coupler untuk memastikan bahwa kedua balok counterpropagating
melintasi jalan yang sama dalam kumparan serat optic. Kedua balok mencampur dan melanggar ke
detektor, yang memonitor perubahan intensitas cosinusoidal disebabkan oleh perubahan fase
perputaran diinduksi antara balok.Jenis gyro optik memberikan yang relatif murah, ukuran kecil,
rotasi-sensitif sensor dengan dynamic range hingga 10.000.Aplikasi termasuk yaw dan pengukuran
lapangan , sikap stabilisasi , dan gyrocompassing .keuntungan utama gyros optik adalah kemampuan
mereka untuk beroperasi di bawah lingkungan yang bermusuhan yang akan sulit , jika bukan tidak
mungkin , untuk gyros mekanik .
SENSOR GAYA DAN SENSOR REGANGAN
Mekanika klasik berurusan dengan benda bergerak yang kecepatan yang jauh lebih kecil daripada
kecepatan cahaya.Partikel bergerak, seperti atom dan elektron, adalah subyek dari mekanika kuantum dan
teori relativitas. Masalah khas mekanika klasik adalah pertanyaan: "Apa gerak suatu objek, yang awalnya
memiliki massa tertentu, muatan, momen dipol, posisi, dan sebagainya maju dan menjadi sasaran objek-objek
eksternal memiliki massa diketahui, biaya, kecepatan, dan sebagainya? "Artinya, untuk mengatakan,
mekanika klasik berkaitan dengan interaksi macroobjects. Dalam bentuk yang umum, masalah ini telah
dipecahkan oleh Sir Isaac Newton (1642-1727), yang mengklaim bahwa ia lahir di tahun ketika Galileo
meninggal. Dia mengembangkan ide-ide cemerlang Galileo dan mekanik besar lainnya. Newton menyatakan
hukum pertamanya sebagai: Setiap tubuh tetap dalam keadaan istirahat atau gerak seragam dalam garis lurus
kecuali dipaksa untuk mengubah keadaan yang oleh pasukan terkesan di atasnya. Kadang-kadang, ini disebut
hukum inersia. Cara lain untuk menyatakan hukum pertama adalah dengan mengatakan: "Jika tidak ada gaya
total bekerja pada tubuh, yang percepatan adalah nol. "Ketika gaya diterapkan pada tubuh yang bebas
(tidak berlabuh ke tubuh lain), memberikan tubuh percepatan dalam arah gaya. Dengan demikian,
kita dapat mendefinisikan gaya sebagai vektor nilai. Newton telah menemukan bahwa akselerasi
sebanding dengan akting gaya F dan berbanding terbalik dengan milik sebuah badan yang disebut
massa m yang merupakan skalar Nilai:
(1.1)
Persamaan ini dikenal sebagai hukum kedua Newton, nama itu diberikan oleh Swiss besar
matematikawan dan fisikawan Leonhard Euler pada tahun 1752, 65 tahun setelah publikasi dari
Prinsip Newton. Hukum pertama yang terkandung dalam hukum kedua sebagai khusus Kasus:
Ketika gaya akting net F = 0, percepatan a = 0. Hukum kedua Newton memungkinkan kita untuk
membangun unit mekanik. Dalam SI istilah, massa (kg), panjang (m), dan waktu (s) adalah unit
dasar. (Gaya dan percepatan adalah unit derivatif. Unit gaya adalah gaya yang akan mempercepat 1
kg massa untuk percepatan 1 m/s2. Unit ini disebut newton.
Hukum ketiga Newton menetapkan prinsip interaksi timbal balik antara dua tubuh: Untuk setiap
tindakan selalu ada menentang reaksi yang sama, atau, saling tindakan dari dua badan pada satu
sama lain selalu sama, dan diarahkan untuk bertentangan bagian. Dalam pengukuran teknik, itu
sering perlu untuk mengetahui kepadatan dari menengah, yang merupakan jumlah materi per satuan
volume. Kepadatan didefinisikan melalui m massa dan volume V sebagai
(1.2)
Satuan densitas adalah kg/m3 atau lb/ft3 (sistem Inggris).SI satuan gaya adalah salah satu besaran dasar
fisika.Pengukuran kekuatan yang diperlukan dalam teknik mesin dan sipil, untuk menimbang benda,
merancang prostesis, dan sebagainya.Setiap kali tekanan diukur, memerlukan pengukuran kekuatan.
.Sebuah tekanan-sensitif lantai tikar dan kabel piezoelektrik adalah contoh dari sensor tekanan kualitatif.
Berbagai metode penginderaan kekuatan dapat dikategorikan sebagai berikut:
1. Dengan menyeimbangkan kekuatan diketahui melawan gaya gravitasi standar massa
2. Dengan mengukur percepatan massa diketahui mana gaya diterapkan Gambar.1. (A) Semi-loaded kekuatan
sensor withLVDT; (B) sensor gaya dengan transduser tekanan.
3. Dengan menyeimbangkan gaya melawan kekuatan elektromagnetik dikembangkan
4. Dengan mengubah gaya ke tekanan cairan dan mengukur tekanan yang
5. Dengan mengukur regangan diproduksi dalam elastis oleh kekuatan yang tidak diketahui
Gambar.1. (A) sensor gaya pegas dengan LVDT, (B) sensor gaya dengan transduser tekanan.
Dalam sensor modernn, metode yang paling umum digunakan adalah metode 5; metode 3 dan 4 digunakan
sesekali. Sensor ditunjukkan pada Gambar.1A itu terdiri dari pegas dan persamaan diferensial linear variabel
transformator (LVDT) sensor perpindahan. Dalam linear berbagai pegas, sensor LVDT menghasilkan
tegangan yang sebanding dengan gaya yang diterapkan. Sebuah sensor yang sama dapat dibangun dengan
jenis lain dari musim semi dan sensor tekanan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar.1B. Sensor tekanan
dikombinasikan dengan cairan pegas yang dikenakan untuk memaksa. cairan PEGAS berfungsi sebagai
konverter kekuatan-ke-tekanan dengan mendistribusikan kekuatan lokal di input atas membran penginderaan
transduser tekanan.
1 Pengukuran regangan
Sebuah strain gauge adalah sensor elastis resistif yang resistensi merupakan fungsi dari terapan
regangan (deformasi satuan).Karena semua bahan menahan deformasi, beberapa kekuatan harus diterapkan
untuk menyebabkan deformasi. Oleh karena itu, resistensi dapat berhubungan dengan gaya yang diterapkan.
Hubungan itu umumnya disebut efek piezoresitif dan diungkapkan melalui faktor mengukur Se konduktor
(2.1)
2 Sensor Taktil
Sensor taktil adalah kelas gaya khusus atau tekanan transduser, yang ditandai dengan ketebalan
kecil. Hal ini membuat sensor berguna dalam aplikasi di mana kekuatan atau tekanan dapat dikembangkan
antara dua permukaan berada di dekat satu lain. Contoh termasuk robotika, di mana sensor taktil dapat
diposisikan pada "Jari" dari aktuator mekanik untuk memberikan umpan balik pada pengembangan kontak
dengan objek-sangat banyak seperti sensor taktil bekerja pada kulit manusia. Mereka dapat digunakan untuk
membuat "layar sentuh" display, keyboard, dan perangkat lain di mana fisik kontak harus merasakan.,dll.
Beberapa metode yang dapat digunakan untuk membuat sensor taktil.Beberapa dari mereka
memerlukan pembentukan lapisan tipis dari bahan yang responsif terhadap regangan.Sederhana Sensor taktil
menghasilkan "on-off" output dapat dibentuk dengan dua daun foil dan spacer (Gambar 2.1). Spacer memiliki
bulat (atau bentuk lain yang sesuai) lubang. Satu daun didasarkan dan lainnya terhubung ke
resistor.Amultiplexer pull-up dapat digunakan jika lebih dari satu daerah penginderaan diperlukan.Ketika
kekuatan eksternal diterapkan pada konduktor unggul atas pembukaan pada lapisan spacer,flexes konduktor,
dan setelah mencapai konduktor yang lebih rendah, itu membuat kontak listrik, didasarkan oleh pullup bahwa
para resistor. Sinyal output menjadi nol, menunjukkan gaya yang diterapkan. Atas dan daun melakukan
rendah dapat dibuat dengan pencetakan silkscreen konduktif tinta pada bahan backing, seperti Mylar ® atau
polypropylene.Beberapa spot penginderaan dapat dibentuk oleh baris dan kolom pencetakan dari tinta
konduktif.
Gambar 2.1 . Membrane switch as a tactile sensor.
Menyentuh tertentu area pada sensor akan menyebabkan baris yang sesuai dan kolom untuk bergabung,
sehingga menunjukkan memaksa di lokasi tertentu.
Gambar 2.2. Active piezoelectric tactile sensor.
Sensor taktil yang baik dapat dirancang dengan film piezoelektrik, seperti polyvinylidene fluoride (PVDF)
yang digunakan dalam mode aktif atau pasif.Sebuah kopling ultrasonik aktif sensor sentuh dengan film
piezoelektrik diilustrasikan pada Gambar.2.2, di mana tiga film yang dilaminasi bersama-sama (sensor juga
memiliki lapisan pelindung tambahan yang tidak ditunjukkan dalam gambar).Film-film atas dan bawah adalah
PVDF, dan pusat Film adalah untuk kopling akustik antara dua lainnya.Kelembutan film pusat menentukan
sensitivitas dan jangkauan operasi dari sensor.Bagian bawah piezoelektrik Film didorong oleh tegangan ac
dari osilator.Eksitasi ini hasil sinyal kontraksi mekanik film yang digabungkan dengan film kompresi dan, di
gilirannya, dengan film piezoelektrik atas, yang bertindak sebagai penerima.Karena piezoelektrik adalah
fenomena reversibel, film atas menghasilkan tegangan bolak-balik pada yang mengalami getaran mekanik dari
film kompresi.Osilasi ini adalah diperkuat dan dimasukkan ke dalam demodulator sinkron. Demodulator
sensitif terhadap baik amplitudo dan fase dari sinyal yang diterima. Ketika mengompresi gaya F diterapkan
untuk film atas, kopling mekanik antara perakitan tiga lapis perubahan. Hal ini mempengaruhi amplitudo dan
fase dari sinyal yang diterima. Perubahan ini diakui oleh demodulator dan muncul pada output sebagai
tegangan variabel. Dalam batas-batas tertentu,sinyal output linear tergantung pada gaya. Jika 25-IM Film
PVDF dilaminasi dengan silikon Film kompresi karet 40-IM, ketebalan dari seluruh perakitan (termasuk
lapisan pelindung) tidak melebihi 200 IM.Elektroda Film PVDF dapat dibuat dengan pola sel-seperti baik
pada memancarkan atau menerima sisi. Keuntungan dari sensor ini adalah dalam kesederhanaan dan respon dc
BAB III
PENUTUP
Simpulan dari makalah yang telah di buat yaitu:
1. Sensor kecepatan dan percepatan untuk mengukur kecepatan dan percepatan suatu benda
yang bergerak kemudian unruk sensor gaya dan regangn di peruntukan mendeteksisebuah
gaya yang terjadi pada enerima gaya seperti pegas dan uji cobanya bias dilakukan dalam
kehidupan sehari-hari.
2. Pada sensor kecepatan dan percepatan serta sensor gaya dan tegangan memiliki
karakteristikberbeda darisatu dengan yang lainnya,ini dikarenakan kegunaan sensor itu
sendiri yang akan di gunakan.
3. Terdapat banyak contoh dalam kehidupan sehari-hari dan uji coba,pada sensor percepatan
bisa digunakan untuk mengukur percepatan akibat gaya grvitasi lalu pada sensor kecepatan
bias digunakan untuk menghitung kecepatan angin kemudian pada sensor gaya untuk
mengukur gaya yang di berikan ke pegas motor.
DAFTAR PUSTAKA
Fraden,Jacob,”Handbook of Modern Sensor Physics,Designs and Applications”, Advanced Monitors
Corporation, California,2003
Sihombing,Sudirman Hamonangan, “Aplikasi Sensor Accelerometer Untuk Menulis Di Udara”, Makalah
Seminar Tugas Akhir Teknik Elektro Universitas Diponegoro,Semarang ,2012
Riyadi, Muhammad, “Pendeteksi Posisi Menggunakan Sensor Accelerometer MMA7260Q Berbasis
Mikrokontroler ATMega 32”, Tugas Akhir Teknik Elektro Universitas Diponegoro, Semarang, 2011.
Arif Harianto,”Aplikasi Diode Sebagai Sensor Pada Alat Ukur Kecepatan Angin Tipe Thermal”,Tugas
Akhir Jurusan Elektronika, PENS-ITS, 2005
Alrijadjis, Bambang Siswanto, “Desain Sensor Kecepatan Berbasis Diode Menggunakan Filter Kalman Untuk
Estimasi Kecepatan Dan Posisi Kapal”,Tugas Akhir Program Pascasarjana Jurusan Teknik Elektro Fakultas
Teknologi Industri,ITS,2008