Selamat datang di sonoku.com

Mengenal accelerometer

kapasitif akselerometer

Apa fungsi akselerometer?

Akselerometer (accelerometer) merupakan sebuah peralatan elektromekanik yang digunakan untuk mengukur gaya akselerasi. Alat ini biasa digunakan pada sistem navigasi yang menggunakan inersia dan sistem pengarah (guidance) seperti pada pesawat terbang, atau kapal autopilot.

Apa akselerasi itu?

Akselerasi (percepatan), dalam fisika, adalah laju perubahan kecepatan sebuah benda. Sebagai contoh, ketika sebuah mobil diam kemudian melaju dengan kecepatan 100km/jam dalam waktu 10 detik, maka akselerasinya adalah kecepatan dibagi dengan waktu atau 100/10 = 10 km/jam.detik.

Dalam bentuk lain, akselerasi sebuah obyek adalah hasil bersih dari setiap dan semua gaya yang bekerja pada objek, seperti yang dijelaskan oleh Hukum Kedua Newton [1]. Hukum Kedua Newton menggambarkan relasi antara gaya (F), massa (m) dan akselerasi (a) dalam sebuah persamaan berikut:

F = m.a

atau

a = F/m

Berarti akselerasi dapat diartikan sejumlah gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan setiap besaran massa.

Tipe akselerometer

Ada beberapa tipe akselerometer, yang paling umum digunakan adalah akselerometer mekanis, akselerometer kapasitif dan akselerometer piezoelektrik.

  1. Akselerometer mekanis

Seismometer (alat pengukur gempa bumi) adalah contoh penggunaan akselerometer mekanis. Alat ini menggunakan pena bermassa yang dihubungkan ke pegas untuk mendeteksi getaran yang disebabkan adanya gempa bumi. Saat ada gempa bumi, pena bermassa akan bergerak dan menggoreskan jejak pada kertas. Panjang jejak ini proporsional dengan gaya regang pegas yang kemudian dapat dikonversikan sebagai gaya akselerasi. Akselerometer jenis ini tidak memanfaatkan menghasilkan daya listrik dalam bekerja.

  1. Akselerometer kapasitif

Seiring dengan perkembangan jaman yang serba memanfaatkan tenaga listrik/elektrik, sensor akselerometer juga dikembangkan agar bagaimana dapat menghasilkan variasi tegangan yang nantinya diterjemahkan sebagai perubahan akselerasi. Akselerometer kapasitif menghasilkan tegangan berdasarkan jarak antara dua permukaan (“plat”). Salah satu atau dua “plat” tersebut dialiri dengan arus listrik. Ketika sensor bergerak maka terjadi perubahan posisi dari plat. Perubahan jarak antara dua plat tersebut mengubah nilai kapasitansi yang kemudian bisa diukur sebagai tegangan keluaran[2]. Gambar berikut menjelaskan secara sederhana bagaimana akselerometer kapasitif bekerja.

  1. Akselerometer piezoelektrik

Akselerometer ini memanfaatkan prinsip efek piezoelektrik. Sensor terdiri dari kristal piezoelektrik quartz dibebani sebuah massa yang dipasang sedemikian rupa sehingga ketika ada gaya akselerasi (getaran) kristal dapat menghasilkan tegangan. Sensor ini memiliki keakuratan tinggi karena sifat bahannya.

Bagaimana memilih sensor akselerometer? (kasus proyek elektronika)

Sebelum memberli sebuah sensor akselerometer, mungkin anda beberapa hal yang perlu anda perhatikan.

  1. Jumlah sumbu (axis)

Untuk kebanyakan proyek sederhana sebenarnya dua axis sudah cukup. Untuk proyek yang melibatkan pengukuran tiga dimensi seperti navigasi pesawat aeromodeling, UAV, quadcopter dan yang lainnnya, lebih baik anda memerlukan akselerometer dengan 3 axis.

  1. Maximum swing [3]

Jika Anda hanya peduli tentang mengukur kemiringan menggunakan gravitasi bumi, sebuah akselerometer dengan swing ±1.5g akan lebih dari cukup. Jika Anda akan menggunakan akselerometer untuk mengukur gerak sebuah mobil, pesawat atau robot, ± 2g sudah cukup. Untuk sebuah proyek yang berhubungan dengan hal yang berhenti dan mulai dengan sangat cepat, Anda akan membutuhkan satu yang dapat menangani ± 5g atau lebih.

  1. Kepresisian atau Harga Murah?[4]

Ada dua perbedaan utama antara akselerometer ­low-cost dan presisi. Pertama, akselerometer presisi pada dasarnya sudah dikalibrasi penuh, untuk itu, sesitivitas respon di plot dengan memperhatikan penggunaan rentang frekuensi. Sedangkan akselerometer ­low-cost­ mendapatkan kalibrasi satu titik dan sensitivitasnya ditunjukkan dalam frekuensi tunggal. Kedua, akselerometer presisi memiliki toleransi yang ketat pada beberapa spesifikasinya seperti sensitivitas dan rentang frekuensi.

Sensor akselerometer dipasaran

Berikut adalah daftar beberapa sensor accelerometer yang dijual di pasaran:

No. Devices Datasheet Resources Notes Image
1 Analog Devices ADXL212 Low-cost, +/- 2 g, dual-axis accelerometer with duty cycle output pdf This accelerometer is available in a several IC formats.
2 Analog Devices ADXL213 High-precision, +/- 1.1 g, dual-axis accelerometer with signal conditioned voltage outputs. pdf
3 Analog Devices ADXL335 Small, Low Power, 3-Axis +/-3.6g Accelerometer, for Motion- and Tilt-Sensing Applications  pdf
4 Sparkfun ADXL345 Breakout Board 3-axis accelerometer, +/- 16 g, I^2C/SPI digital output. pdf click and double click recognition, free fall detection
5 STMicroelectronics LIS302DL 3-axis accelerometer, +/- 2.3 or 9 g, I^2C/SPI digital output. pdf LGA-14 surface mount package, click and double click recognition, free fall detection
6 Dimension Engineering DE-ACCM2G Buffered ±2g 2-axis Accelerometer pdf Integrated op amp buffers for direct connection to a microcontroller’s analog inputs, based on Analog Devices ADXL332
7 Dimension Engineering DE-ACCM3D2 Buffered ±3g Tri-axis Accelerometer pdf Integrated op amp buffers for direct connection to a microcontroller’s analog inputs
8 Analog Devices ADXL001 Single-axis, ± 70g or 250g accelerometer with a 22 kHz bandwidth pdf Of interest as a precursor to an accelerometer-based contact microphone (O’Reilly et al.)
9 Freescale Semiconductor MMA2301 Dual-axis, surface mount silicon capacitive ±200g accelerometer pdf Features integrated signal conditioning and 4-pole low pass filter

 

Referensi

[1]. Crew, Henry (2008). The Principles of Mechanics. BiblioBazaar, LLC. p. 43. ISBN 0-559-36871-2.

[2]. http://www.sensorwiki.org/doku.php/sensors/accelerometer

[3]. http://www.dimensionengineering.com/info/accelerometers

[4]. http://www.sensorland.com/HowPage010.html

Comments

comments

Leave a Reply