Empat Pilar – Pengertian Sensor Akselerometer (Accelerometer Sensor) : Cara Kerja dan Kelebihannya. Akselerometer kian populer dalam teknologi masa kini, tetapi apa sebenarnya pengertian dari sensor akselerometer? Artikel ini akan mengungkap seluruh rahasia di balik pengertian sensor akselerometer dan bagaimana cara kerjanya.
Hello, teman-teman semua! Kalian pasti sudah sering mendengar tentang sensor akselerometer, bukan? Nah, di artikel ini, kita akan membahas secara mendalam tentang Pengertian Sensor Akselerometer. Jadi, mari kita mulai petualangan kita dalam memahami dunia sensor akselerometer yang mengagumkan ini!
Sensor Akselerometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur percepatan suatu objek. Percepatan ini bisa berupa percepatan linier atau percepatan sudut. Lalu, apa hubungannya dengan kehidupan sehari-hari kita? Ayo kita telusuri lebih lanjut.
Pasti kalian pernah bermain game di ponsel dan menggerakkan ponsel ke kiri dan ke kanan untuk mengendalikan karakter dalam game, kan? Atau mungkin kalian pernah memutar ponsel untuk merubah orientasi tampilan dari potret menjadi landscape? Nah, itulah salah satu contoh penggunaan sensor akselerometer dalam kehidupan sehari-hari kita.
Pengertian Sensor Akselerometer (Accelerometer)
Sensor Akselerometer, atau dikenal juga sebagai Accelerometer Sensor dalam bahasa Inggris, adalah perangkat elektromekanis yang digunakan untuk mengukur gaya percepatan pada suatu struktur.
Percepatan dapat diartikan sebagai perubahan kecepatan dalam suatu interval waktu tertentu. Misalnya, jika sebuah mobil bergerak dari keadaan diam menjadi mencapai kecepatan 120 km/jam dalam waktu 10 detik, maka percepatannya adalah 12 km/jam per detik (120 dibagi 10).
Sensor Akselerometer dapat mengukur percepatan baik secara statis, seperti mengukur gaya gravitasi bumi, maupun secara dinamis, seperti mendeteksi pergerakan objek (misalnya, mengidentifikasi kemiringan pada smartphone untuk mengubah orientasi tampilan layar menjadi landscape atau portrait).
Penggunaan Sensor Akselerometer semakin luas seiring perkembangannya, mulai dari aplikasinya dalam pesawat terbang, rudal, deteksi gempa bumi, pengendali stabilitas pada mobil, pengujian struktur gedung dan bangunan, hingga penggunaan dalam kamera digital dan smartphone yang digunakan oleh masyarakat umum.
Fungsi Accelerometer
Setelah memahami Pengertian Sensor Akselerometer, selanjutnya Accelerometer memiliki beberapa peran, tetapi perannya bervariasi tergantung pada perangkat yang digunakan.
Pada ponsel misalnya, accelerometer berfungsi sebagai pengendali getaran. Ketika Kalian menggoyangkan ponsel, fitur-fitur ponsel akan berubah secara instan.
Misalnya, Kalian dapat mengganti lagu atau melompat ke daftar putar berikutnya dengan menggoyangkan ponsel. Selain itu, accelerometer juga dapat mengubah tampilan layar dari orientasi vertikal ke horizontal saat Kalian memutar ponsel.
Namun, perannya berbeda pada kamera video, di mana accelerometer digunakan untuk menstabilkan gambar agar mengurangi blur.
Fungsi lain dari accelerometer adalah sebagai pedometer atau penghitung langkah. Fungsinya terlihat jelas saat Kalian sedang berlari atau melakukan olahraga.
Accelerometer digunakan dalam perangkat gadget sebagai monitor untuk menghitung jumlah langkah saat Kalian berlari. Sebagai contoh, kolaborasi antara Apple dan produk Nike, di mana Nike mengeluarkan sepatu yang dapat berkomunikasi dengan pemutar musik di iPod.
Selain itu, sepatu tersebut juga dapat mengirimkan data tentang langkah yang diambil, jumlah kalori yang terbakar, dan lamanya waktu bergerak.
Prinsip Kerja Sensor Akselerometer
Masih dalam pembahasan Pengertian Sensor Akselerometer, nah sebagian besar sensor akselerometer modern saat ini menggunakan semikonduktor dan perangkat piezoelektrik untuk mengukur percepatan.
Namun, untuk memahami cara kerja dan prinsip kerja sensor akselerometer, di bawah ini terdapat gambar yang menjelaskan pengoperasian dasar akselerometer elektromekanis linier sebagai referensi.
Akselerometer pada gambar di bawah ini menggunakan perpindahan massa padat relatif terhadap wadahnya untuk mengukur perbedaan percepatan.
Pada Gambar A, wadah diam dan massa tetap berada di tengah antara dua batang. Dalam kondisi ini, akselerometer menghasilkan tegangan yang konstan.
Jika wadah mengalami percepatan ke arah kanan (seperti yang ditunjukkan pada Gambar B), massa yang inersia akan tertinggal, mendorong pegas di belakangnya (pegas menjadi lebih tegang) dan meregangkan pegas di depannya.
Ketika ini terjadi, perangkat mencatat tegangan yang lebih tinggi terkait dengan percepatan yang diukur. Setelah perlambatan, massa kembali ke posisi semula dan tegangan keluaran akan menurun.
Catatan: “Inersia” atau kelembaman merujuk pada sifat semua benda fisik yang cenderung menolak perubahan keadaan geraknya.
Spesifikasi Accelerometer
Berikut ini adalah beberapa Spesifikasi Accelerometer, silakan simak secara lengkap di bawah ini:
1. Spesifikasi Dinamis
- Sensitivitas
- Toleransi sensitivitas
- Noise
- Amplitude puncak
- Respon frekuensi
- Resonansi frekuensi
- Suhu output dari sensitivitas
- Rentang suhu output
2. Spesifikasi Elektrik
- Tegangan input
- Arus input
- Tegangan bias
- Waktu yang dibutuhkan untuk menghidupkan accelerometer
- Pelindung
3. Spesifikasi Mekanis
- Rentang suhu
- Berat
- Material untuk sensor
- Desain sensor
- Material pelapis (Casing)
Jenis-jenis Sensor Akselerometer (Accelerometer) dan Cara Kerja
Sensor Akselerometer dapat dibuat dalam berbagai bentuk dengan menggunakan berbagai alat dan teknologi. Dibawah ini adalah dua jenis sensor Akselerometer yang sering digunakan.
1. Akselerometer Kapasitif (Capacitive Accelerometer)
Akselerometer yang menggunakan penginderaan kapasitif menghasilkan tegangan yang tergantung pada jarak antara dua permukaan atau plat.
Salah satu atau kedua “plat” tersebut dialiri oleh arus listrik. Jika sensor mengalami pergerakan atau getaran, akan terjadi perubahan posisi pada plat tersebut.
Perubahan posisi atau jarak antara dua plat ini akan mengakibatkan perubahan nilai kapasitansinya, yang dapat diukur sebagai output tegangan.
Akselerometer kapasitif ini memiliki beberapa kelebihan, seperti stabilitas yang tinggi, keakuratan yang baik, dan ketahanan terhadap noise dan perubahan suhu yang tidak terlalu tinggi.
2. Akselerometer Piezoelektrik (Piezoelectric Accelerometer)
Akselerometer Piezoelektrik adalah jenis sensor akselerometer yang menggunakan efek piezoelektrik untuk mengukur akselerasi atau percepatan.
Sensor akselerometer ini terdiri dari sebuah kristal tunggal yang, saat terjadi perubahan kecepatan atau orientasi, menghasilkan tegangan berdasarkan perubahan tersebut.
Gaya yang ditimbulkan oleh getaran atau perubahan gerakan (percepatan) menyebabkan massa “menekan” material piezoelektrik, yang kemudian menghasilkan muatan listrik (tegangan) proporsional dengan gaya yang diberikan.
Karena muatan listrik tersebut sebanding dengan gaya dan massa konstan, muatan listrik tersebut juga sebanding dengan percepatannya.
Sensor akselerometer ini memiliki kelebihan ukurannya yang relatif kecil dan ringan, namun tetap memberikan tingkat akurasi yang tinggi.
Contoh Penggunaan Akselerometer
Sudah memahami Pengertian Sensor Akselerometer? berikutnya ada beberapa Contoh Penggunaan Akselerometer, yang perlu kalian pahami dengan baik :
1. Transportasi
Biasanya, kendaraan bermotor menggunakan akselerometer ini untuk mendeteksi penurunan percepatan yang drastis saat terjadi tabrakan.
Agar dapat menghindari hal tersebut, Kalian dapat memeriksa kecepatan yang ditampilkan pada kendaraan melalui pengukuran akselerometer.
Tidak hanya mobil, chip ini juga digunakan dalam beberapa jenis transportasi lainnya, seperti pesawat tempur.
Fungsinya adalah sebagai komponen dalam sistem navigasi, untuk mendeteksi dan memantau getaran pada mesin yang berputar.
2. Bidang Medis
Selain itu, akselerometer juga banyak diaplikasikan dalam bidang kesehatan, contohnya pada jam tangan olahraga (sport watch).
Pengukuran akselerometer memungkinkan setiap langkah yang diambil terhitung dan ditampilkan pada jam olahraga tersebut.
Dengan adanya fitur ini, pengguna dapat melacak jumlah langkah yang telah mereka tempuh dalam aktivitas sehari-hari mereka.
Hal ini membantu dalam memonitor tingkat aktivitas fisik, mengukur jarak yang ditempuh, dan bahkan memantau pola tidur.
Dengan informasi yang diberikan oleh akselerometer, pengguna dapat mengatur dan mencapai target kebugaran mereka dengan lebih efektif.
3. Peralatan Elektronik
Laptop atau notebook yang Kalian miliki sebenarnya dilengkapi dengan akselerometer untuk mengevaluasi goncangan, misalnya saat laptop terjatuh.
Ketika situasi ini terjadi, akselerometer akan melindungi hard drive, sehingga data yang disimpan tetap aman dan tidak rusak.
Di laptop premium, penggunaan perangkat pengukur ini juga dapat digunakan untuk mengubah tampilan layar menjadi potret atau lanskap.
4. Biologi
Akselerometer juga semakin banyak digunakan dalam bidang ilmu biologi. Rekaman akselerasi bi-aksial atau tri-aksial dengan frekuensi tinggi (> 10 Hz) memungkinkan pengenalan pola perilaku hewan saat mereka berada di luar jangkauan pengamatan visual.
Rekaman akselerasi ini memungkinkan para peneliti untuk mengukur tingkat energi yang dikeluarkan oleh hewan dalam lingkungan alaminya.
Baik melalui perhitungan frekuensi gerakan ekstremitas atau langkah-langkah seperti akselerasi tubuh secara keseluruhan, pendekatan ini telah banyak diadopsi oleh para ilmuwan kelautan karena keterbatasan dalam melakukan pengamatan visual pada hewan di habitat alaminya.
Namun, jumlah peneliti biologi di daratan yang mengadopsi pendekatan serupa juga semakin meningkat. Perangkat ini dapat terhubung ke penguat sinyal untuk memperkuat sinyal yang dihasilkan.
5. Industri
Akselerometer juga digunakan untuk pemantauan kesehatan mesin pada peralatan yang berputar, seperti pompa, kipas, rol, kompresor, dan menara pendingin.
Program pemantauan getaran telah terbukti dapat menghemat uang, mengurangi waktu henti produksi, dan meningkatkan keselamatan di pabrik di seluruh dunia dengan mendeteksi kondisi seperti ketidakteraturan poros, ketidakseimbangan rotor, kegagalan gigi, atau masalah pada bantalan yang dapat menyebabkan perbaikan yang mahal.
Dengan menggunakan akselerometer getaran, pengguna dapat memantau mesin dan mendeteksi kesalahan sebelum peralatan berputar mengalami kegagalan.
Program pemantauan getaran ini digunakan dalam berbagai industri seperti manufaktur otomotif, aplikasi mesin perkakas, produksi farmasi, pembangkit listrik, industri pulpa dan kertas, produksi makanan dan minuman, pengolahan air dan limbah, energi air, petrokimia, dan manufaktur baja.
Sistem Navigasi Inersial (Inertial Navigation System/INS) adalah sistem navigasi yang menggunakan sensor komputer dan gerakan (akselerometer) untuk terus menghitung posisi, orientasi, dan kecepatan (arah dan kecepatan gerakan) dari objek yang bergerak tanpa memerlukan referensi eksternal.
Istilah lain yang digunakan untuk merujuk pada sistem navigasi inersial atau perangkat terkait yang erat adalah sistem panduan inersial, platform referensi inersial, dan variasi lainnya.
Akselerometer saja tidak cukup untuk menentukan perubahan ketinggian atau jarak dalam situasi di mana penurunan vertikal gravitasi signifikan, seperti pada pesawat dan roket. Menghadapi perubahan gradien gravitasi, proses kalibrasi dan data numerik dapat menjadi tidak stabil.
Kelebihan dan Kekurangan Sensor Akselerometer
Nah berikut juga ada beberapa Kelebihan dan Kekurangan Sensor Akselerometer, perlu kalian pahami :
a. Kelebihan
1. Harga yang lebih terjangkau
Sensor akselerometer umumnya tersedia dengan harga yang lebih terjangkau dibandingkan dengan sensor-sensor lainnya. Hal ini membuatnya menjadi pilihan yang ekonomis untuk digunakan dalam berbagai aplikasi.
2. Pengukuran sudut tegak lurus yang akurat saat sistem sedang diam (statis)
Sensor akselerometer dapat memberikan pengukuran yang akurat terkait sudut tegak lurus saat sistem dalam keadaan diam atau statis.
Hal ini bermanfaat dalam mengukur kemiringan, orientasi, atau posisi benda dalam keadaan diam.
b. Kekurangan
1. Respon yang cenderung lambat
Salah satu kekurangan utama sensor akselerometer adalah responnya yang cenderung lambat. Sensor ini tidak mampu mengikuti pergerakan yang cepat dengan akurasi yang tinggi.
Oleh karena itu, sensor akselerometer kurang cocok untuk aplikasi yang membutuhkan pemantauan pergerakan yang sangat cepat atau dinamis.
2. Boros baterai
Sensor akselerometer membutuhkan daya listrik yang cukup besar untuk beroperasi. Hal ini dapat menyebabkan konsumsi baterai yang lebih tinggi pada perangkat yang menggunakannya.
Penggunaan sensor akselerometer yang intensif dapat menyebabkan pengurangan masa pakai baterai pada perangkat tersebut.
3. Terbatas pada dua sumbu (atas dan bawah)
Sensor akselerometer hanya mampu membaca perubahan percepatan dalam dua sumbu, yaitu sumbu vertikal (atas dan bawah) yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi.
Ini berarti sensor akselerometer tidak dapat memberikan informasi tentang pergerakan pada sumbu lain, seperti pergerakan horizontal atau sudut kemiringan yang kompleks.
Untuk aplikasi yang memerlukan pemantauan pergerakan multi-sumbu, sensor tambahan atau teknologi lain mungkin diperlukan.
Kesimpulan
Sebagai penutup, empatpilar.com telah membahas secara mendalam tentang pengertian sensor akselerometer atau accelerometer sensor.
Sensor ini bukan hanya sekedar alat teknologi yang kompleks, namun menjadi bagian integral dalam banyak aplikasi penting di kehidupan kita sehari-hari.
Dari penggunaan dalam smartphone dan perangkat wearable, hingga aplikasi dalam industri dan penelitian ilmiah, sensor akselerometer telah membuka jalan bagi inovasi dan kemajuan teknologi.
Dengan pemahaman lebih baik tentang bagaimana sensor ini bekerja, kita dapat lebih menghargai peran penting yang mereka mainkan dalam dunia teknologi modern.
Semoga pengetahuan mengenai Pengertian Sensor Akselerometer ini, dapat menjadi batu loncatan untuk pembelajaran lebih lanjut tentang sensor dan teknologi canggih lainnya.
