tugas alat ukur kelompok 1 ok ok ok ok

Upload: tritium

Post on 06-Apr-2018

230 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    1/12

    TUGAS ALAT UKUR LISTRIK

    MAKALAH

    POTENSIOMETER DAN PIEZOELEKTRIK

    OLEH

    Kelompok : I (satu)

    Anggota : M.Junaidi

    Paulina leli

    Try susanto

    Viveriani

    PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

    FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

    UNIVERSITAS RIAU

    2011

  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    2/12

    i

    DAFTAR ISI

    hal

    DAFTAR ISI ...................................................................................................................................................... i

    I.POTENSIOMETER ........................................................................................................................................ 1

    1.1. Konstruksi Potensiometer ............................................................................................................. 1

    1.2 Prinsip Kerja Potensiometer ............................................................................................................... 3

    II. PIEZOELEKTRIK .......................................................................................................................................... 4

    1.1. Prinsip Kerja Piezoelektrik........................................................................................................... 4

    1.2. Deskripsi Matematika Piezoelektrik............................................................................................. 5

    1.3. Bahanbahan piezoelektrik......................................................................................................... 7

    1.4.

    Aplikasi piezoelektrik................................................................................................................... 8

    DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................................................... 10

  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    3/12

    1

    I.POTENSIOMETER

    Potensiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk

    pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal

    tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat.

    Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali

    suara pada penguat. Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat digunakan

    sebagai transduser, misalnya sebagai sensor joystick.

    Potensiometer jarang digunakan untuk mengendalikan daya tinggi (lebih dari 1 Watt)

    secara langsung. Potensiometer digunakan untuk menyetel taraf isyarat analog (misalnyapengendali suara pada peranti audio), dan sebagai pengendali masukan untuk sirkuit elektronik.

    Sebagai contoh, sebuah peredup lampu menggunakan potensiometer untuk menendalikan

    pensakelaran sebuah TRIAC, jadi secara tidak langsung mengendalikan kecerahan lampu.

    Potensiometer yang digunakan sebagai pengendali volume kadang-kadang dilengkapi dengan

    sakelar yang terintegrasi, sehingga potensiometer membuka sakelar saat penyapu berada pada

    posisi terendah.

    1.1.Konstruksi Potensiometer

    Sebuah potensiometer biasanya dibuat dari sebuah unsur resistif semi-lingkar dengan

    sambungan geser (penyapu). Unsur resistif, dengan terminal pada salah satu ataupun kedua

    ujungnya, berbentuk datar atau menyudut, dan biasanya dibuat dari grafit, walaupun begitu

    bahan lain mungkin juga digunakan sebagai gantinya. Penyapu disambungkan ke terminal lain.

    http://id.wikipedia.org/wiki/TRIAChttp://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Reochord.jpghttp://id.wikipedia.org/wiki/TRIAC
  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    4/12

    2

    Pada potensiometer panel, terminal penyapu biasanya terletak ditengah-tengah kedua terminal

    unsur resistif. Untuk potensiometer putaran tunggal, penyapu biasanya bergerak kurang dari satu

    putaran penuh sepanjang kontak. Potensiometer "putaran ganda" juga ada, elemen resistifnya

    mungkin berupa pilinan dan penyapu mungkin bergerak 10, 20, atau lebih banyak putaran untuk

    menyelesaikan siklus. Walaupun begitu, potensiometer putaran ganda murah biasanya dibuat

    dari unsur resistif konvensional yang sama dengan resistor putaran tunggal, sedangkan penyapu

    digerakkan melalui gir cacing. Disamping grafit, bahan yang digunakan untuk membuat unsur

    resistif adalah kawat resistansi, plastik partikel karbon dan campuran keramik-logam yang

    disebut cermet. Pada potensiometer geser linier, sebuah kendali geser digunakan sebagai ganti

    kendali putar. Unsur resistifnya adalah sebuah jalur persegi, bukan jalur semi-lingkar seperti

    pada potensiometer putar. Potensiometer jenis ini sering digunakan pada peranti penyetel grafik,

    seperti ekualizer grafik. Karena terdapat bukaan yang cukup besar untuk penyapu dan kenob,

    potensiometer ini memiliki reliabilitas yang lebih rendah jika digunakan pada lingkungan yang

    buruk.

    Potensiometer tersedia dengan relasi linier ataupun logaritmik antara posisi penyapu dan

    resistansi yang dihasilkan (hukum potensiometer atau "taper"). Pembuat potensiometer jalur

    konduktif menggunakan pasta resistor polimer konduktif yang mengandung resin dan polimer,

    pelarut, pelumas dan karbon. Jalur dibuat dengan melakukan cetak permukaan papua pada

    substrat fenolik dan memanggangnya pada oven. Proses pemanggangan menghilangkan seluruh

    pelarut dan memungkinkan pasta untuk menjadi polimer padat. Proses ini menghasilkan jalur

    tahan lama dengan resistansi yang stabil sepanjang operasi.

    Berdasarkan jenisnya potensiometer dapat di bedakan menjadi 2 jenis, yaitu :

    1. Potensiometer linier

    Potensiometer linier mempunyap unsur resistif dengan penampang konstan, menghasilkanperanti dengan resistansi antara penyapu dengan salah satu terminal proporsional dengan jarak

    antara keduanya.. Potensiometer linier digunakan jika relasi proporsional diinginkan antara

    putaran sumbu dengan rasio pembagian dari potensiometer, misalnya pengendali yang digunakan

    untuk menyetel titik pusat layar osiloskop.

    http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Cermet&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Taper&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Taper&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Cermet&action=edit&redlink=1
  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    5/12

  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    6/12

    4

    II. PIEZOELEKTRIK

    Piezoelektrik adalah muatan yang menumpuk dalam materi padat tertentu (terutama

    kristal, keramik tertentu). Kata piezoelektrik berarti listrik yang dihasilkan dari tekanan. Hal ini

    berasal dari piezo Yunani atau piezein, yang berarti memeras atau tekanan. Efek piezoelektrik

    dipahami sebagai interaksi elektromekanis linier antara mekanik dan material kristalin. Sebagai

    contoh, kristal timbal zirkonat titanat akan menghasilkan piezoelektrisitas terukur ketika struktur

    statis berubah sekitar 0,1% dari dimensi asli. Sebaliknya, kristal timbal zirkonat titanat akan

    mengubah sekitar 0,1% dari dimensi statis mereka ketika medan listrik eksternal diterapkan pada

    materi.

    Piezoelektrisitas ditemukan dalam aplikasi yang berguna seperti produksi dan deteksi

    suara, generasi tegangan tinggi, generasi frekuensi elektronik, microbalances, danultrasonik. Ini

    juga merupakan dasar dari sejumlah teknik instrumental ilmiah dengan resolusi atom,

    microscopies probe scanning seperti STM, AFM, MTA, SNOM, dll.

    1.1.Prinsip Kerja Piezoelektrik

    Sifat efek piezoelektrik berkaitan erat dengan terjadinya momen dipol listrik dalam padatan.

    Yang terakhir ini juga dapat dirangsang untuk ion di situs kisi kristal dengan

    lingkungannya(seperti dalam BaTiO3 dan PZTs) atau langsung dapat dilakukan oleh kelompok-kelompok molekul (seperti dalam gula tebu). Kepadatan dipole atau polarisasi (dimensi

    [Cm/m3]) dengan mudah dapat dihitung untuk kristal dengan menjumlahkan momen dipol per

    volume satuan Kristal. Karena setiap dipole kepadatan P dipol juga merupakan vektor. Dipol

    dekat satu sama lain cenderung berpihak di daerah yang disebut Weiss domain. Domain biasanya

    acak berurutan, tetapi dapat disejajarkan selama poling (tidak sama dengan poling magnet), suatu

    proses dimana suatu medan listrik yang kuat diterapkan di seluruh material, biasanya pada suhu

    yang tinggi. Penting untuk menentukan efek piezoelektrik adalah perubahan polarisasi P ketika

    menerapkan stres mekanik. Piezoelektrisitas mungkin kemudian termanifestasi dalam sebuah

    variasi kekuatan polarisasi, arah atau keduanya, dengan rincian tergantung pada:

    1.orientasi P dalam kristal,

    2. kristal simetri dan

    3. menerapkan stres mekanik.

  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    7/12

    5

    Perubahan P muncul sebagai variasi kepadatan muatan pada permukaan kristal, yaitu

    sebagai variasi dari medan listrik memperpanjang antara permukaan, karena unit kerapatan

    muatan permukaan dan polarisasi adalah sama C/m2 = [Cm / m3]. Namun, piezoelektrik tidak

    disebabkan oleh perubahan densitas muatan di permukaan, tetapi dengan kepadatan dipole dalam

    bulk. Misalnya, 1 cm3 kubus kuarsa dengan 2 kN (500 lbf) gaya diterapkan dengan benar dapat

    menghasilkan tegangan 12500 V. Bahan piezoelektrik juga menunjukkan efek sebaliknya,

    disebut efek piezoelektrik berbicara, dimana aplikasi dari suatu medan listrik menciptakan

    deformasi mekanik dalam kristal.

    1.2.Deskripsi Matematika Piezoelektrik

    Piezoelektrik adalah efek gabungan dari perilaku listrik bahan:

    D= E

    dimana D adalah densitas perpindahan muatan listrik (perpindahan listrik), adalah

    permitivitas dan E adalah kuat medan listrik, dan

    Hooke Hukum:

    S=sT

    dimana S adalah strain, s adalah kepatuhan dan T adalah stress. Ini digabungkan ke dalam

    persamaan tersebut sehingga:

    dimana [d] adalah matriks untuk efek piezoelektrik langsung dan [dt] adalah matriks untuk efek

    piezoelektrik. E menunjukkan nol, atau konstan, medan listrik; T menunjukkan nol, atau konstan,

    bidang stres, dan t singkatan Transposisi sebuah matriks. Strain untuk bahan kelas (C4v) kristal4mm (seperti poled piezoelektrik PZT keramik seperti tetragonal atau BaTiO3) serta kelas kristal

    6mm juga dapat ditulis sebagai (ANSI IEEE 176):

  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    8/12

    6

    di mana persamaan pertama mewakili hubungan untuk efek piezoelektrik dan yang kedua untuk

    efek piezoelektrik langsung. Meskipun persamaan di atas adalah bentuk yang paling sering

    digunakan dalam literatur, beberapa komentar tentang notasi diperlukan. Umumnya D dan E

    adalah vektor, yaitu, tensor Cartesian pertama, dan adalah permitivitas tensor Cartesian kedua.

    Tapi konvensional, karena strain dan stres semua tensor simetris, subskrip strain dan stres bisa

    ulang label dengan cara sebagai berikut: 11 1; 22 2; 33 3; 23 4; 13 5; 12 6.

    (Konvensi yang berbeda dapat digunakan oleh penulis yang berbeda, menggunakan beberapa 12

    4;23 5; 31 6 sebagai gantinya.) Itulah sebabnya S dan T tampaknya memiliki "bentuk

    vektor" dari 6 komponen. Sebagai akibatnya, tampaknya menjadi 6 dengan 6 matriks bukan

    peringkat-4 tensor. Seperti notasi ulang berlabel seringdisebut Voigt notasi.

    Secara total, ada 4 koefisien piezoelektrik, DIJ, eij, gij, dan hij didefinisikan

    sebagai berikut:

  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    9/12

    7

    dimana set pertama dari 4 syarat sesuai dengan efek piezoelektrik langsung dan set kedua dari 4

    syarat sesuai dengan efek piezoelektrik.

    1.3.Bahan

    bahan piezoelektrik

    Banyak bahan piezoelektrik baik yang alami maupun buatan manusia, bahan bahan

    piezoelektrik yang alami antara lain seperti :

    Berlinite (AlPO4), mineral fosfat langka yang secara struktural identik dengan kuarsa Tebu gula Quartz Garam Rochelle Topaz Tourmaline kelompok mineral.

    Bahanbahan piezoelektrik yang buatan manusia antara lain :

    Gallium ortofosfat (GaPO4), kristal kuarsa analogic Langasite (La3Ga5SiO14), kristal kuarsa analogic Barium titanat (BaTiO3)-Barium titanat adalah yang pertama ditemukan keramik

    piezoelektrik.

    Lead titanat (PbTiO3) Zirkonat titanat Timbal (Pb [ZrxTi1-x] O3 0

  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    10/12

    8

    1.4.Aplikasi piezoelektrik

    Aplikasi piezoelektrik sering kita temukan dalam kehidupan sehari hari, seperti pada

    penyala gas, loudspeaker dan buzzer. Dewasa ini material piezzoelektrik digunakan sebagai

    actuator. Aplikasi aktuator piezoelektrik dibandingkan dengan aktuator elektromagnetik

    mempunyai beberapa keuntungan dan kelemahan.Kelemahan dari aktuator piezoelektrik dari

    actuator elektromagnetik adalah pergeseran yang kecil dan tegangan penggerak yang cukup

    tinggi. Namun dari kecilnya pergeseran itu diperoleh juga keuntungan yaitu presisi yang tinggi.

    Aktuator piezoelektrik multilayer dapat diaplikasikan dalam kontroller aliran dalam pembuatan

    semikonduktor yang memerlukan presisi yang sangat tinggi, Ini adalah applikasi Aktuator

    piezoelektrik multilayer yang mula-mula diterapkan dalam proses industri.

    Penggunaan aktuator piezoelektrik multilayer untuk mengatur aliran memungkinkan untuk

    mengontrol aliran dengan lebih tepat dan lebih cepat dibanding katup elektromagnetik.

    Selanjutnya, aplikasi dalam fabrikasi semikonduktor menjadi semakin luas, termasuk dalam

    sistem exposure (pencahayaan) dalam tahun 1990 an. Pergeseran kasar dilakukan dengan motor

    servo, sedangkan gerakan yang halus digunakan aktuator piezoelektrik. Sistem yang seperti ini

    kemudian banyak digunakan dalam sistem-sistem lain.

    Aplikasi aktuator piezoelektrik juga ditemukan dalam kamera digital. Dalam melakukan

    pemotretan kadang gambar yang dihasilkan menjadi kabur akibat getaran tangan kita waktu

    memotret. Kamera jaman sekarang sudah dapat mengantisipasi getaran tangat saat pengambilan

    gambar ini dengan mengaplikasikan aktuator piezoelektrik ini. Prinsip kerja dari anti blurr ini

    adalah sebagai berikut: ketika kamera kita bergeser/bergoyang, gerakan ini akan disensor oleh

    gyro sensor. Bila gyrometer menangkap adanya getaran maka getaran ini akan diikuti oleh

    aktuator piezoelektrik yang juga akan menggerakkan CCD (Charge Coupled Device) yaitu

    perangkat yang tugasnya menangkap gambar. Dengan gerakan CCD ini maka bayangan yang

    ditangkap oleh CCD tidak lagi blurr dan gambar yang dihasilkan pun tidak lagi mengalami blurr.

    Namun demikian getaran yang dapat dikompensasi oleh aktuator ini juga terbatas. Penggunaan

    aktuator dalam kamera digital juga dialami dalam hal tegangan penggerak. Kamera digital

    biasanya menggunakan batterai yang tegangannya hanya 5 volt sedangkan tegangan penggerak

    untuk actuator piezoelektrik biasanya ratusan volt. Hal ini bisa dipecahkan dengan membuat

  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    11/12

    9

    struktur bimorph dan atau dengan aktuator multilayer. Dewasa ini telah dapat dibuat aktuator

    multilayer dengan ukuran 0.3 x 0.3 x 1,2 mm dengan tegangan penggerak 5 volt.

    Selain sebagai actuator, aplikasi piezo elektrik juga digunakan pada sensor tekanan.

    Transducer tekanan piezoelektrikadalah jenis transducer yang prinsip kerjanya didasarkan pada

    efek Piezoelektrik. Bahan Piezoelektrikadalah sejenis kristal (kristal quartz) yang apabila bahan

    ini dikenai tekanan (melengkung), akan muncul muatan listrik pada permukaannya. Dengan

    bantuan alat-alat elektronika (charge amplifier) muatan tadi dapat diubah menjadi tegangan

    listrik. Transducer ini mempunyai beberapa karakteristikyang khusus diantaranya yaitu:

    Dapat mengukur tekanan yang berubah-ubah sangat cepat (mampu mengukur perubahansampai 500 kHz).

    hanya bisa mengukur perubahan tekanan, tidak bisa mengukur nilai tekanan absolut,untuk itu keadaan tekanan awal harus diketahui, maka dalam penggunaan tekanan ini

    sering dibarengi sensor tekanan jenis lain yang digunakan hanya untuk mengukur tekanan

    awal. Hal ini terkait dengan karakter bahan piezoelektrik sendiri.

    Dalam kenyataan, transducer ini dapat dijumpai dengan berbagai macam

    konfigurasi, bahkan ada yang bisa dipasang langsung untuk mengukur tekanan ruang

    bakar mesin melalui lubang busi. Ada yang perlu air pendingin dan ada yang tidak.Aplikasi sensor ini di dunia industri sangat luas, seperti dalam industri otomotive, dengan

    karakternya yang khas itu, dia sangat cocok untuk mengukur perubahan tekanan di ruang

    bakar mesin, yang tekanannya memang berfluktuasi sangat tinggi. Dalam peralatan

    hidraulik dan turbin juga banyak digunakan, karena sensor ini tahan getaran dan

    kejutan.Akurasinya sekitar 1% dan jangkauan daerah ukurnya antara 0.1 psi sampai

    10000 psi.

  • 8/3/2019 Tugas Alat Ukur Kelompok 1 Ok Ok Ok Ok

    12/12

    10

    DAFTAR PUSTAKA

    http://tr.wikipedia.org/wiki/Piezoelektrik

    http://www keramik-piezoelektrik-untuk-aktuator.html

    http://www.linksukses.com/2011/11/komponen-elektronika-potensiometer.html

    http://www piezoelektrik.htm

    http://www Potensiometer.htm

    http://www Tranduser dan Sensor.htm

    http://tr.wikipedia.org/wiki/Piezoelektrikhttp://www.linksukses.com/2011/11/komponen-elektronika-potensiometer.htmlhttp://www.linksukses.com/2011/11/komponen-elektronika-potensiometer.htmlhttp://tr.wikipedia.org/wiki/Piezoelektrik