Direction and motion (Arah dan gerak )sebagai sensor dan transducer

Diposting pada
    Pada skala besar, arah di permukaan bumi dapat dirasakan oleh kekuatan dan arah medan magnet bumi dengan menggunakan jarum kompas.    Magnetometer fluxgate adalah jenis yang lebih lama dari perangkat yang lain(tahun 1940-an) yang masih digunakan karena mudah untuk membuat meskipun belum memiliki sensitivitas yang sangat tinggi, terutama bila dikombinasikan dengan sirkuit kontrol digital modern. 
    Prinsip operasi yang diilustrasikan pada Gambar 1, yang menunjukkan toroid dengan winding, kumparan drive (drive coil), inti, dansense winding , di atas bagian luar toroida, tidak threading melalui toroida. Sirkuit pengendali akan meningkatkan arus dalam kumparan dalam satu arah sampaisense winding menunjukkan non – linearitas, dan ini diulang dengan arus terbalik dalam kumparan drive. 

    Dengan tidak adanya medan eksternal diterapkan, saturasi akan terjadi pada nilai yang sama dari drive saat ini di kedua arah, tetapi ketika medan eksternal masuk, nilai-nilai akan berbeda. Perbedaan ini sebanding dengan kekuatan medan eksternal, dan sensitivitas paling besar sepanjang sumbu toroida, sehingga arah field dapat dirasakan serta kekuatan medan.

Direction and motion (Arah dan gerak )sebagai sensor dan transducer
Gambar 1 Prinsip magnetometer fluxgate

    Sebuah perangkat yang lebih baru adalah efek Hall effect sensor(Gambar 2). Arus konstan dimasukkan melalui kristal semikonduktor pada medan magnet juga diterapkan. Gaya yang disebabkan oleh medan magnet yang mempengaruhi partikel dalam konduktor menciptakan medan listrik yang dapat diukur sebagai tegangan antara sisi kristal. 

   Efeknya ada di semua carriers, tetapi akan jauh lebih besar dalam semikonduktor. Tegangan ini ( tegangan Hall), sebanding dengan ukuran medan magnet.

Direction and motion (Arah dan gerak )sebagai sensor dan transducer
Gambar 2 Hall efek pada kristal semikonduktor.


 Teknologi terbaru dari pengukuran medan magnet adalah menggunakan Giant Magneto Resistance (GMR), efek ditemukan pada tahun 1988. Magnetoresistan adalah membaca perubahan resistansi dari suatu material dengan adanya medan magnet, dan bagian ‘giant’ nama berasal dari penemuan cara membangun perangkat magnetoresistive dengan sensitivitas yang jauh lebih besar, menggunakan banyak lapisan tipis bahan magnet. 
    Deteksi medan magnet dengan perangkat tersebut hanya dicapai dengan mengukur resistensi, pada perangkat yang manggunakan magnetometer dan juga di komputer hard-disk drive, dalam deteksi ranjau darat dan banyak aplikasi lainnya.    Penginderaan jarak (Distance sensing) dalam skala besar dapat dilakukan dengan menggunakan sistem radar, mengirimkan sebuah pulsa gelombang (dalam rentang panjang gelombang milimeter) dan mengukur waktu yang dibutuhkan untuk gelombang dan dipantulkan kembali. 
    Prinsip yang sama dapat diterapkan (dalam bentuk sonar) menggunakan gelombang suara di dalam air, tetapi perbedaan kecepatan gelombang memerlukan metode pengukuran waktu menjadi sangat berbeda.    Untuk pengukuran skala kecil, seperti jarak sepanjang papan gambar, metode yang lebih sederhana dapat digunakan melibatkan resistif, kapasitif atau sensor induktif. Pengukuran yang paling tepat dapat menggunakan laser interferometri. Metode yang paling umum yang digunakan adalah melibatkan komponen disebut sebagai Linear Variable Differential Transformer (LVDT) pada gambar 2. Perangkat ini terdiri dari tiga kumparan tetap dalam inti bergerak, yang satu kumparan diberi energi AC. 

    Sebagai inti tersebut akan dipindahkan, perbedaan antara jumlah AC diambil di dua kumparan lainnya dan akan berubah, dan ini dapat dideteksi oleh phase-sensitive detector.

Direction and motion (Arah dan gerak )sebagai sensor dan transducer
Gambar 5 Prinsip Linear Variable Differential
Transformer atau LVDT.

  Untuk perkiraan gerakan yang wajar pada output adalah berbanding lurus dengan jarak pindah, dan karena inti tidak bersentuhan dengan kumparan jumlah gesekan bisa sangat rendah (dibandingkan dengan potensiometer, misalnya). Resolusi tinggi dan sinyal keluaran bisa lebih besar. Perangkat ini kuat dan tidak mudah rusak oleh gerakan yang berlebihan. 

   LVDT tersedia secara komersial akan mendeteksi gerakan dalam rentang dari ± l mm sampai dengan ± 65 mm, menggunakan pasokan AC frekuensi 5 kHz. Beberapa jenis menggunakan osilator terpisahkan sehingga pasokan DC dapat digunakan.    Optical encoders yang memberikan output digital, dapat digunakan untuk gerakan linear atau rotary. Prinsip operasi, diilustrasikan pada Gambar 3, menggunakan slide transparan yang memiliki pola cetak. Sebuah photocell ditempatkan di belakang sehingga dapat sebagai slide bergerak output dari fotosel dan mewakili angka dalam kode biner. Kode ini dapat menjadi 8-4-2-1 atau kode abu-abu lebih tepat (Tabel 1) di mana hanya satu perubahan digit untuk setiap kenaikan dalam jumlah.

Direction and motion (Arah dan gerak )sebagai sensor dan transducer
Gambar 3 Prinsip operasi Optical encoder untuk empat bit.
Setiap posisi encoder akan memberikan output bilangan biner dari photocells.
Direction and motion (Arah dan gerak )sebagai sensor dan transducer
Tabel 1 Grey skala dan 8-4-2-1 biner perbandingan


Catatan: Suhu (◦ C) / EMF (mV) Data berasumsi bahwa sambungan dingin akan berada pada suhu 0 ◦ C. Hanya rentang yangberguna yang ditampilkan.

  Sebuah aplikasi akrab encoding optik adalah mouse komputer, yang menggunakan encoders rotary untuk memberikan informasi posisi dalam dua arah di sudut kanan. Gambar 4 menunjukkan tampilan interior mouse, dengan bola di kontak dengan spindle dan bergigi unit cakram optik. 

   Gerakan bola akan menyebabkan rotasi spindle, sehingga memutar cakram optik dan mengubah cahaya terlewati antara LED dan dioda. Keluaran photodiode dari dua encoders digabungkan menjadi posisi kode serial yang dikirimkan ke komputer host.
Direction and motion (Arah dan gerak )sebagai sensor dan transducer
Gambar 4 Interior dari mouse komputer, menunjukkan encoders. Ini adalah roda-mouse, menggunakan encoder ketiga yang terpisah untuk memungkinkan gerakan roda untuk menggulir layar komputer.
  Sebuah kisi optik adalah metode lain yang berguna untuk mengukur amplitudo kecil gerakan. Prinsip yang terlibat (Gambar 5) adalah dengan menggunakan dua pola kisi identik pada bahan transparan. Ketika satu strip bergerak relatif terhadap yang lain, intensitas cahaya yang ditransmisikan akan bervariasi dalam pola gelombang sinus, dan puncak dapat dihitung. 
   Jumlah puncak dihitung berbanding lurus dengan jumlah gerakan, dan dapat dihitung dari jumlah baris per sentimeter dalam kisi dan warna cahaya yang ditransmisikan. 
Direction and motion (Arah dan gerak )sebagai sensor dan transducer
Gambar 5 Menggunakan kisi-kisi optik untuk merasakan gerakan. Gerakan setara dengan lebar satu spasi akan menghasilkan gelombang sinus lengkap output, membuat ini sangat sensitif ketika kisi-kisi yang memerintah dengan beberapa ratus baris per milimeter.


Selanjutnya

Light, UV and IR radiation


Baca Juga :  Pengertian Thermo Hygrometer dan Kegunaannya

Loading...
loading...
Gambar Gravatar
Saya bekerja di sebuah perusahaan Marine Service di Batam, aktivitas saya setiap hari selain melakukan kegiatan pokok di perusahaan juga menulis di blog, membangun web. Saya nge-blog sejak 2009 dan merupakan hobi sekaligus saya berbagi pengalaman.

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.