Sensor Akselerometer: Cara Kerja dan Tempat Penggunaannya

Perangkat modern bergantung pada sensor untuk memantau dan mengontrol variabel fisik. Di antaranya, akselerometer mengukur akselerasi dan kecepatan objek, mengaktifkan fitur dari orientasi smartphone hingga navigasi pesawat.

Apa Itu Akselerometer?

Akselerasi adalah laju perubahan kecepatan terhadap waktu. Dalam praktiknya, ada dua konsep: akselerasi proper, yaitu akselerasi fisik yang dirasakan objek relatif terhadap ruang inersial, dan akselerasi koordinat, yang bergantung pada kerangka rujukan pengamat. Akselerometer adalah instrumen elektromekanik yang mengukur akselerasi proper secara langsung.

Prinsip Kerja

Prinsip inti analog dengan massa pada pegas. Ketika perangkat akselerasi, massa menyesak hingga gaya pemulihan pegas seimbang dengan gaya inersia. Perpindahan yang dihasilkan proporsional dengan akselerasi yang dirasakan, dan gerakan mekanis ini dikonversi menjadi sinyal listrik.

Akselerometer hadir dalam format analog dan digital. Mereka dibuat menggunakan transduksi piezoelektrik, piezoresistif, atau kapasitif. Setiap metode menterjemahkan gerakan mekanis menjadi kuantitas listrik yang dapat diukur:

• Akselerometer piezoelektrik menggunakan material piezoelektrik kristal tunggal yang menghasilkan tegangan di bawah tekanan, ideal untuk aplikasi frekuensi tinggi dan suhu tinggi.
• Akselerometer kapasitif menggunakan struktur mikro-mesin silikon di mana akselerasi mengubah kapasitansi, yang kemudian dikonversi menjadi tegangan.
• Akselerometer MEMS memiliki balok cantilever kecil dengan massa bukti, tersedia dalam konfigurasi dua atau tiga dimensi untuk sensasi orientasi dan kecepatan.

Aplikasi

Akselerometer mendasari banyak teknologi di seluruh industri:

• Sistem navigasi inersial untuk pesawat, kapal, dan kendaraan otonom.
• Pemantauan getirane mesin berputar untuk mencegah kegagalan.
• Orientasi layar dan stabilisasi citra di smartphone dan kamera digital.
• Stabilisasi penerbangan dan kontrol motor dalam drone.
• Orientasi perangkat, deteksi getiran, dan pelacakan gerakan di laptop dan ponsel seluler.
• Penelitian biologis untuk analisis gerakan frekuensi tinggi hewan.
• Pemantauan kesehatan peralatan industri dan deteksi kegagalan rotor.
• Pemantauan kesehatan struktural bangunan dan jembatan di bawah beban dinamis.
• Pengukuran kedalaman kompresi dada CPR dalam peralatan medis.
• Navigasi dan sensasi arah untuk sistem yang ditingkatkan GPS.
• Penginderaan jarak jauh aktivitas seismik dalam jaringan pemantauan gunung berapi.

Contoh Dunia Nyata

Akselerometer merupakan bagian integral dari pesawat, roket, sistem pemantauan gempa bumi, pompa, kipas, kompresor, AED medis, footpod, roller kompakasi cerdas, penerapan airbag, kontrol stabilitas elektronik dalam mobil, kereta miring, gravimeter, kamcorder, perangkat G-logger, ponsel seluler, dan lebih banyak lagi.

Setiap ponsel seluler berisi akselerometer yang, bersama dengan giroscop, menentukan orientasi layar dan mendukung aplikasi berbasis gerakan. Pikirkan terakhir kali ponsel Anda secara otomatis berputar – itu adalah akselerometer yang bekerja.