BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sistem teknologi informasi merupakan salah satu sistem yang sangat pesat

perkembangannya dalam dunia telekomunikasi. Dari tahun ke tahun sistem ini

mampu melahirkan peralatan yang semakin canggih, seiring dengan kebutuhan

manusia yang mendasar, modern, dan serba otomatis diharapkan mampu

memberikan informasi secara jelas, akurat, dan cepat. Salah satu peralatan

tersebut adalah sistem pendetaksi level getaran secara otomatis. Sistem ini

mampu memberikan informasi berupa parameter level getaran yang direspon oleh

sensor. Melalui informasi ini orang dapat menghindari terjadinya kerusakan atau

kerugian materil yang sangat fatal. Getaran merupakan suatu gerak bolak-balik

disekitar kesetimbangan. Pengukuran parameter getaran mekanis tersebut sangat

penting dalam berbagai penerapan. Parameter ini dapat berupa amplitudo,

kecepatan, dan percepatan getaran.

Pada perkembangannya pendeteksi level getaran dapat menggunakan

barbagai sensor maupun alat lainnya dalam merespon suatu getaran. Diantaranya

menggunakan sensor geofon, piezoelectrik, akselerometer, sensor UGN 3503

yang di-cover menggunakan bahan osilator dengan sebuah pegas didalamnya

sebagai indikator, dan lainnya. Sensor geofon misalnya, sensor ini mampu

mendeteksi segala aktifitas seismik, dari struktur bentuknya yang semakin

meruncing pada bagian bawahnya sensor ini dapat terhubung secara otomatis,

selain bentuknya kecil. Getaran sering dijumpai pada kehidupan sehari-hari,

maka dari itu sistem pendeteksi level getaran mempunyai peranan yang sangat

penting dalam berbagai penerapan, seperti alat untuk pendeteksi gempa bumi,

analisa kerja mesin, analisa struktur bangunan gedung bertingkat, pengeboran

tambang minyak, analisa kekuatan getaran jembatan, dan lain sebagainya yang

tentunya segala penerapan yang berhubungan dengan getaran.

Maka hal tersebut di atas yang melatar belakangi pembuatan makalah agar

lebih memahami mengenai sensor getaran.

B. Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan sensor getaran?

2. Apa jenis-jenis sensor getaran?

3. Bagaimana prinsip kerja sensor getaran?

4. Bagaimana aplikasi sensor getaran?

C. Tujuan

1. Untuk mengetahui dan memahami mengenai sensor getaran.

2. Untuk mengetahui jenis-jenis sensor getaran.

3. Untuk mengetahui prinsip kerja dari sensor getaran.

4. Untuk mengetahui aplikasi sensor getaran.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Pengertian sensor dan Transduser

Sensor adalah komponen yang digunakan untuk mendeteksi suatu besaran

fisik menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik

tertentu. Hampir seluruh peralatan elektronika yang ada mempunyai sensor

didalamnya. Pada saat ini, sensor tersebut telah dibuat dengan ukuran sangat

kecil. Ukuran yang sangat kecil ini sangat memudahkan pemakaian dan

menghemat energi. Sensor merupakan bagian dari transducer yang berfungsi

untuk melakukan sensing atau “merasakan dan menangkap” adanya perubahan

energi eksternal yang akan masuk ke bagian input ke transducer, sehingga

perubahan kapasitas energi yang ditangkap segera dikirim kepada bagian

konvertor dari transducer untuk dirubah menjadi energi listrik. Transducer adalah

alat yang berufngsi untuk mengubah suatu bentuk energi tertentu ke dalam

bentuk energi lain, dalam hal ini biasanya selalu diubah ke dalam bentuk energi

lain.

B. Sensor Getaran

Sensor getar adalah sensor untuk mendeteksi sinyal getaran yang biasa

digunakan untuk mendeteksi gempa bumi, tanah longsor, eksplorasi minyak dan

gas bumi, analisis kekuatan jalan, analisa kekuatan jembatan, analisa kekuatan

struktur bangunan gedung bertingkat. Macam-macam sensor getar adalah sensor

geophone, piezoelectrik, akselerometer, sensor UGN 3503 dan lain sebagiannya.

C. Sensor Geophone

Geophone berasal dari bahasa yunani yaitu "geo" yang berarti "bumi" dan

“Phone" yang berarti "suara“.Jadi, GEOPHONE adalah sensor yang berfungsi

mengubah gerakan atau getaran bumi (getaran seismik) menjadi sinyal listrik

Gambar 2.1 Sensor Geophone

yang dapat direkam di sebuah stasiun rekaman. Sensor Geofone biasa digunakan

dalam industri Pertambangan Minyak dan Gas. Sensor digunakan untuk mengetahui

bagaimana struktur tanah dan batuan yang ada di bawah permukaan bumi sebelum

dilakukan pengeboran.

Komponen Utama Sensor Geophone

1. Magnet permanen

Magnet permanen diletakkan menyatu dengan permukaan bumi, sehingga

akan mengikuti getaran vertikal bumi bila ada gelombang seismik yang

menjalar di permukaan bumi.

2. Lilitan Kawat

Lilitan kawat tergantung pada pegas, dan akan bergerak ketika ada

gelombang seismik yang datang.

Prinsip Kerja

Prinsip kerja Geophone adalah saat terdapat getaran sensor geophone akan mulai

bekerja. Getaran seismik dari vertikal bumi yang mengenai geophone

menyebabkan pegas yang ada di dalamnya berosilasi. Gerak osilasi pegas

tersebut menyebabkan terjadinya fluks karena lilitan yang berubah posisi

terhadap magnet ataupun sebaliknya. Karena adanya fluks muncul GGL induksi.

Tegangan induksi yang terdeteksi pada lilitan kawat sebanding dengan besarnya

getaran yang ditangkap oleh sensor.

Gambar2.2 Skema perubahan getaran menjadi sinyal listrik pada geophone

Output berupa tegangan ini yang bisa divisualisasikan dalam bentuk sinyal

sinusoidal. Gambarnya nanti akan jadi seperti ini hasilnya:

Gambar 2.3 Bentuk gelombang sinyal keluaran yang ditangkap sensor geophone

Geophone bekerja berdasarkan “hukum Faraday”, di mana pada sebuah

kumparan akan terjadi arus listrik apabila pada kumparan tersebut terjadi

perubahan fluk magnet terhadap waktu. Besarnya tegangan yang terjadi

berbanding lurus dengan besarnya perubahan fluk terhadap waktu tersebut. Yang

dinyatakan dalam persamaan :

Dimana:

V = tegangan output

∂Φ = perubahan fluks magnet

∂t = perubahan waktu

G = konstanta transducer

Ў = pergerakan relativ

Analisis Rangkaian

Gambar 2.4 Rangkaian sensor Geophone

Sinyal yang dihasilkan oleh sensor geophone umumnya adalah dalam kisaran

beberapa milivolt, dengan tingkat noise yang cukup tinggi. Oleh karena itu, agar

dapat diproses dengan baik, sinyal tersebut harus disaring dan diperkuat terlebih

dahulu. Yaitu dengan menggunakan signal conditioning.

Sinyal dari geophone diteruskan ke LM6462 yang berfungsi sebagai Op-Amp

setelah sebelumnya disaring dengan rangkaian filter untuk meminimalisir noise.

Kemudian sinyal output dari Op-Amp disearahkan oleh dioda sebelum akhirnya

diteruskan ke Pemroses Data.

D. Sensor Piezoelektrik

Piezoelektrisitas adalah sebuah fenomena saat sebuah gaya yang diterapkan pada

suatu segment bahan menimbulkan muatan listrik pada permukaan segmen

tersebut. Sumber fenomena ini adalah adanya distribusi muatan listrik pada sel

sel kristal. Nilai koefisien muatan piezoelektrik berada pada rentang 1 – 100 pico

coloumb/Newton. Sedangkan alat yang digunakan pada fenomena di atas disebut

dengan “Vibration Sensor” Piezoelektrik.

Gambar 2.5 Piezo Vibration Sensor

Sensor ini dirancang dengan bahan yang disebut PVDF

(Polyvinylidene Fluoride) film / plastic polymer dan

conductive rubber sebagai bahan utama sensor untuk

pengukuran beban, tegangan, regangan ataupun deformasi

dari suatu struktur. Sedangkan bahan-bahan lain yang

digunakan untuk sensor Piezoelectric ini adalah kristal

turmalin, kuarsa, ratna cempaka, dan garam rossel, karena

dengan kemampuan bahan-bahan tertentu tersebut dapat 

menghasilkan sebuah potensial listrik saat bahan-bahan itu Gambar 1.6 Struktur Film pada Vibration Sensor

dipanaskan atau didinginkan, serta sensor ini memiliki ukuran dan bentuk sangat

fleksibel, dengan kata lain dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan.

Spesifikasi Sensor

Lebar range frekuensi 0.001 Hz – 109 Hz.

Merupakan daerah kerja frekuensi getaran yang mampu menghasilkan

perubahan tegangan output.

Input impedansi kecil.

Elastisitas tinggi.

Luas rentang dinamis(10-8 - 106 psi)

Tegangan -Regangan maksimum yang mampu menghasilkan tegangan

Output tegangan rendah- 10 kali lebih tinggi dari Piezo keramik.

Dapat di desain secara manual

Piezo Sensor memiliki 2 macam jenis bahan yaitu PVDF dan

Copolymer(Keramik) berikut adalah perbedaan antara kedua bahan

tersebut .Pada percobaan kali ini Piezo Vibration yang digunakan adalah

Piezo yang berbahan PVDF .

Prinsip Kerja

Sensor ini memiliki cara kerja yang sebanding dengan inputnya atau

sebanding dengan seberapa besar sensor ini terdeformasi, cara kerja sensor ini

dapat di lihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.7 Cara Kerja Vibration Sensor

Semakin besar tekanan atau deformasi yang diterima sensor tersebut, dapat

menghasilkan output tegangan yang berubah-ubah, namun sayangnya output

sensor ini sangat kecil sehingga sulit untuk dibaca apabila ingin kita jadikan input

ke suatu sistem tertentu.

Piezo Vibration bekerja seperti kapasitor yang mampu menyimpan daya. Berikut

adalah rumus besar nilai kapasitansinya :

Besar kapasitansi bergantung pada permisitivitas bahan , Luas film PVDF dan

ketebalan PVDF .

Gambar 2.8 Skema rangkaian instalasi sensor piezoelektrik jenis piezoceramic pada

benda uji berupa material dengan bentuk pelat

Analisis Rangkaian

Gambar 2. rangkaian ekivalen dari Piezo Vibration Sensor

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Sensor getar adalah sensor untuk mendeteksi sinyal getaran yang biasa

digunakan untuk mendeteksi gempa bumi, tanah longsor, eksplorasi minyak

dan gas bumi, analisis kekuatan jalan, analisa kekuatan jembatan, analisa

kekuatan struktur bangunan gedung bertingkat. Macam-macam sensor getar

adalah sensor geophone, piezoelectrik, akselerometer, sensor UGN 3503 dan

lain sebagiannya.

2. Terdapat perbedaan prinsip kerja dari berbagai jenis sensor getaran, sesuai

dengan spesifikasi dan rangkaian masing-masing jenis sensor.

3. Sensor getaran mempunyai peranan yang sangat penting dalam berbagai

penerapan, seperti alat untuk pendeteksi gempa bumi, analisa kerja mesin,

analisa struktur bangunan gedung bertingkat, pengeboran tambang minyak,

analisa kekuatan getaran jembatan, dan lain sebagainya yang tentunya segala

penerapan yang berhubungan dengan getaran.

B. Saran

Harapan penulis melalui makalah ini adalah semoga dapat bermanfaat bagi

penulis khususnya dan pemabaca pada umumnya. Serta mampu memahami isi

dari makalah dan memberikan kritik yang membangun untuk kesempurnaan

makalah ini.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2011. Sensor Getar. http://www.scribd.com/doc/70957135/Sensor-

Getar#download. Diakses pada tanggal 27 Desember 2013

Anonim, 2011. Sensor Geophone. http://www.scribd.com/doc/121418169/Sensor-

Geophone-FISTER-3-docx. Diakses pada tanggal 27 Desember 2013

Anonim, 2012. Sensor Phyzoelektrik.

http://www.academia.edu/5272207/8_piezoelektrik_2. Diakses pada tanggal

27 Desember 2013

Dedi, Rusmandi. 2001. Mengenal Komponen Elektronika. Bandung: Penerbit Pionir

Jaya.

Rahman, Fatkhur. 2007. Rancangan Bangun Sistem Pendeteksi Level Getaran.

Semarang : Universitas Diponegoro.