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