Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida
Transcript of Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida
![Page 1: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/1.jpg)
Karakteristik, Fabrikasi, dan Prinsip Tranduksi
Sensor Heat Flux Mikrofluida
![Page 2: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/2.jpg)
Anggota•Abdullah Aziz 09/284641/TK/35416
•Andik Tri Witanto 09/284843/TK/35518
•Muh. Ridwan Arif C.
09/285256/TK/35703
•Tri Handoyo 09/284946/TK/35571
•Yoga Prisusatyo 09/284609/TK/35400
![Page 3: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/3.jpg)
Lingkup MasalahDibatasi hanya membahas satu sensor yaitu sensor heat flux mikrofluida dengan acuan jurnal dengan judul “Design and Characterization of a High resolution Microfluidic heat Flux sensor with Thermal Modulation” yang di tulis oleh Sung-Ki Nam, ett all, 2010
![Page 4: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/4.jpg)
Prinsip Fisika Tranduksi
Fluida di PDMS -> Kalor -> Termopile -> Efek Seebeck -> TeganganMikroheater -> Daya PanasSensitifitas (dT/dx) -> Tegangan / Daya Panas
k = kosntan
![Page 5: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/5.jpg)
Fabrikasi1. Menyediakan material berupa Silicon Waffer
type-p dengan diameter 101.6 mm dan ketebalan 500 µm, dimana Silicon Waffer memiliki double side polished.
![Page 6: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/6.jpg)
2. Menambahkan lapisan Silicon dioksida (SiO2) setebal 0.8 µm dan ditambahkan lagi lapisan Silicon Nitrit (SiNx) setebal 0.4 µm pada kedua sisi Silicon Wafer.
![Page 7: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/7.jpg)
3. Menambahkan lapisan Ni dan Au setebal 0.2 µm pada lapisan berikutnya disisi atas dengan pola seperti pada gambar 23. Lapisan ini berfungsi untuk menyusun thermophile dan kalibrator pemanas.
![Page 8: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/8.jpg)
4. Menambahkan lapisan SiO2 setebal 0.4 µm untuk insulasi elektrik antara Ni dan Au. Kemudian pada ujung-ujung SiO2 dipotong untuk menyediakan bantalan listrik untuk terminal output.
![Page 9: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/9.jpg)
5. Membuka lapisan sisi lain dari silikon yang digunakan sebagai wet etching process. Sebagai hasil dari wet etching process adalah area seluas 700x700 µm2
dengan ketebalan dielektrik 1.6 µm dan membran transparan terbentuk.
![Page 10: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/10.jpg)
6. Memasang saluran fluida PDMS dengan ikatan plasma.
![Page 11: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/11.jpg)
Karakteristik sensor
Linieritas, Waktu Respon, Linieritas, Resolusi Sensor
![Page 12: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/12.jpg)
KarakteristikUntuk menganalisa karakteristik sensor heat flux mikrofluida, dilakukan dg cara :
1. Eksperimen2. Pemodelan
![Page 13: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/13.jpg)
Eksperimen•Pada saat fabrikasi, sensor telah
dikarakteristik oleh micro calibration heater.•Demi meningkatkan performansi dari sensor,
maka noise pada frekuensi rendah yaitu dibawah 1 Hz harus dikurangi. Hal ini dapat dilakukan dengan metode thermal modulation. Metode ini akan menghilangkan noise pada frekuensi rendah akibat kontak-kontak yang tidak sempurna antara thermocouple dengan eksternal fluktuasi termal.
![Page 14: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/15.jpg)
Pengukuran pada keadaan modulasi seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut.
Tabel kondisi pengukuran
![Page 16: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/16.jpg)
Waktu respon dari sensor beberapa masukan daya ditunjukkan pada grafik berikut.
Gambar 9. Grafik Waktu respon dari sensor
![Page 17: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/17.jpg)
Linearitas dari sensor ditunjukkan oleh grafik berikut
Gambar 10. Grafik Linearitas dan Sensitifitas sensor
![Page 18: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/18.jpg)
Untuk resolusi dari sensor, ditunjukkan pada grafik berikut
Grafik Resolusi sensor heat fluks mikrofluida
![Page 19: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/19.jpg)
Percobaan dilakukan dengan menguji sensor heat fluks dengan menggunakan berberapa macam fluida.
Gambar 12. Skematik Percobaan mikrofluida
![Page 20: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/20.jpg)
PDMS memiliki konduktifitas termal yang sangat rendah yaitu 0.15 W/mK.
Gambar grafik output sensor
![Page 21: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/21.jpg)
Linearitas dari pengukuran output sensor ditunjukkan pada grafik berikut.
Gambar Grafik Linearitas hasil pengukuran output
![Page 22: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/22.jpg)
Perbandingan Hasil pengukuran dan Simulasi
Perbandingan keluaran heat-flux untuk kalibrasi
![Page 23: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/23.jpg)
Transformasi Fourier dari sinyal keluaran sensor
![Page 24: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/24.jpg)
Perbandingan respon transien dari keluaran heat-flux dengan injeksi fluida.
(kondisi input : injeksi fluida : 350 nL, suhu lingkungan : 20.1 0C, referensi laju aliran :
830 nL/s)
![Page 25: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/25.jpg)
Kesimpulan
•Sensor heat-flux mikrofluida terdiri dari sebuat thermophile, mikrokalibrator pemanas, thermistor, PDMS, saluran fluida, dan rangkaian elektronik. Sensor difabrikasi dengan komplemen antara logam-oksida-semikonduktor.
•Karakteristik dari sistem dihitung dengan metode modulasi termal didapat sistem memiliki sensitifitas 461 V/W dan resolusi 20 nW.
![Page 26: Karakteristik, Fabrikasi, Dan Prinsip Tranduksi Sensor Heat Flux Mikrofluida](https://reader036.fdokumen.com/reader036/viewer/2022081502/55cfe5ec5503467d968b9def/html5/thumbnails/26.jpg)
Referensi
• Fraden Jacob, 2010, Handbook Of Modern Sensors Physics Designs
and Applications Fourth edition, California
• http://en.wikipedia.org/wiki/heat_flux
• http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/
196302071991031-WASLALUDDIN/1_Pendahuluan_
%5BCompatibility_Mode%5D.pdf
• http://kelas8h.blogspot.com/
• http://searchnetworking.techtarget.com/definition/Seebeck-effect
• http://www.efunda.com/designstandards/sensor/thermocouples/
thmcple_theory.cfm
• http://www.mdpi.com/1424-8220/10/7/6594/pdf