Download - Sensor getaran
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.