tugas alat ukur kelompok 1 ok ok ok ok
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