Sensor: accelerometer

Accelerometer adalah alat electromechanics yang digunakan untuk mengukur gaya percepatan. Gaya disini bisa static, gaya yang bekerja pada benda diam karena gravitasi bumi bisa juga dynamic, yang disebabkan perpindahan atau getaran pada accelerometer.

Hal-hal ini yang musti dipertimbangkan ketika ingin membeli sebuah accelerometer.
1. Analog atau digital. Ini hal pertama dan umum yang harus dipertimbangkan, karena ini berkaitan dengan DAQ yang akan kita pakai.
2. Jumlah sumbu (axis). Umumnya dua sumbu sudah cukup, tetapi jika kamu ingin mengetahui 3 posisi tentunya harus menggunakan accelerometer dengan tiga sumbu.
3. Ayunan maksimum (max. swing/amplitude). Jika kamu ingin mengukur kemiringan karena gaya gravitasi, tentunya 1.5g sudah lebih dari cukup. Jika kamu ingin mengukur gerakan sebuah mobil, pesawat atau robot +/- 2g sudah cukup. tetapi jika kamu ingin mengukur gerakan yang sangat tiba-tiba, mungkin dibutuhkan lebih  +/- 5g.
4. Sensifitas, Singkatnya semakin sensitif maka semakin baik. Sepertinya jg semakin mahal :D
5. Bandwidth, adalah data yang bisa diambil setiap satuan waktu (Hz), jika benda yang diukur bergerak lambat, 50 Hz sudah cukup ya, tetapi jika ingin mengukur getaran atau mesin yang bergerak cepat, beberapa ratus Hz mutlak diperlukan.
6. Impedance/buffering issues. Ini yang sering menjadi masalah ketika kita menggunakan pengukuran data analog sebagai akibat kita malas membaca panduan. sebagai contoh pada PIC dan AVR untuk bekerja dengan baik, output impedance nya harus dibawah 10 kilo ohm. dan sayangnya output accelerometer memiliki impedance 32 kilo ohm.
 

Sensor: Strain gage

Sebelumnya sudah kita bahas tentang apa itu Data Acquisition dan macam-macam sensor yang digunakan dalam mendigitalkan fenomena yang terjadi dialam :)

Kali ini akan kita bahas tentang salah satu sensor, yang digunakan untuk mengukur besaran gaya yaitu strain gage.

Bagi yang dulu kuliah di Teknik mesin tentunya strain atau regangan tidak asing lagi buat kita. Konsep regangan inilah yang dipakai untuk mengukur besaran gaya atau tekanan yang terjadi pada suatu material. Karena sampai saat ini belum ada metode untuk mengukur gaya secara langsung pada sebuah struktur.

Metode pengukuran regangan ini ada dua: Extensometer, yaitu pengamatan jarak terhadap dua titik. kemudian yang kedua menggunakan strain gage. Metode yang kedualah yang akan kita bahas disini, karena sudah umum dipakai.

Strain gage tersusun dari sebuah kawat yang dipasang pada permukaan benda uji, dimana arahnya disesuaikan dengan arah regangan. Ketika terjadi regangan/perpanjangan pada material maka hambatan electrik pada kawat akan berubah. Perubahan hambatan itulah yang akan di pakai untuk mengukur perubahan tegangan pada strain gage.

Beberapa strain gage dapat tersusun menjadi rosette strain gage. 
Tipe dasar dari rosette strain gage:
1. Tee, dua strain gage yang terpasang tegak lurus
2. Rectangular, tiga strain gage terpasang dengan susunan, 0-45-90 derajat.
3. Delta, tiga strain gage terpasang dengan susunan, 0- 60-120 derajat.

 

Tiga tipe dasar dari rosette strain gage

Dari tiga tipe diatas, terbagi lagi menjadi versi planar dan stacked,

 

versi Planar dan  stacked

Data Acquisition System ( DAS atau DAQ )

Baiklaaah, kali ini saya mencoba merangkum tentang Data acquisition System.

Data Acquisition atau disingkat DAS/DAQ Adalah suatu proses pengambilan contoh data yang mengukur fenomena fisik atau electric kemudian mengubahnya ke dalam nilai digital yang dapat disimulasi dengan menggunakan komputer.

Komponen dari Data akuisisi meliputi:
1. Sensor atau transducers,  yang merubah parameter fisik ke sinyal elektrik.
2. Perangkat keras dari DAQ,
3. Komputer dengan perangkat lunak didalamnya

Komponen pada DAq

Naaah, jenis  sensornya sendiri bermacam-macam, tergantung dengan fenomena yang ingin kita dapatkan, 

1. Temperatur/suhu, kita bisa menggunakan Thermocouple, RTD, atau Thermistor.

2. Cahaya, menggunakan Photo sensor.

3. Suara, menggunakan microphone. 

4. Gaya dan tekanan, menggunakan Strain Gage, Piezoelectric Transduce.

5. Posisi dan perpindahan, menggunakan Potentiometer, LVDT atau Optical Encoder

6. Percepatan, menggunakan accelerometer.

7. Kelembapan, menggunakan pH electrode 

Sedangkan Perangkat keras dari DAQ memiliki tiga komponen penting, yaitu
1. Signal conditioning circuitry, (agak bingung jg nerjemaihinnya :D),
     Karena sinyal yg didapat dari sensor masih kotor dan berbahaya untuk diukur secara langsung maka pengkondisian sinyal perlu dilakukan dari sensor sehingga sesuai sebagai input ke ADC (akan dijelaskan setelah ini. didalamnya terdapat pembesaran (amplification), redaman (attenuation), filtering, dan isolasi.
2. Analog-to-digital converters (ADC),
     Setelah dikondisikan barulah komponen ini merubah ke sinyal digital oleh ADC.
3. Computer Bus,
     Komponen ini bertugas menghubungkan Perangkat DAQ ke komputer. melalui USB, PCI, PCI Express, dan Ethernet. Akhir2 ini, perangkat DAQ bisa terhubung dengan 802.11 Wi-Fi,  komunikasi nirkabel. Disini terdapat berbagai macam tipe dari buses, tentunya memiliki kekurangan dan kelebihan.

Komputer disini digunakan untuk mengatur operasi dari DAQ. digunakan untuk memproses, menampilkan dan menyimpan hasil pengukuran. Terdapat dua macam perangkat lunak didalam komputer yang digunakan pada sistem DAQ,yaitu, Driver software dan aplication software. Driver software digunakan untuk bereaksi dengan DAQ sedangkan aplication software digunakan untuk mengambil, analisa, dan menampilkan data pengukuran.

Data logger
Barangkali ada juga yang pernah dengar dengan data logger atau data encoder, Data logger adalah suatu data acquisition system. Didalam data logger, umumnya sudah dilengkapi dengan sensor, microprocessor dan memori untuk menyimpan data. Beberapa data logger dapat dihubungkan dengan komputer untuk mengolah data pengukuran.

Meskipun mempunyai fungsi yang sama DAQ dan data logger memiliki perbedaan:
1. Data logger memiliki kemampuang kecepatan sampling data rendah, dibawah 1 Hz - Mhz untuk system khusus.
2. Data logger bisa berdiri sendiri, tanpa harus melibatkan komputer untuk memperoleh data. karena sudah dilengkapi dengan microprocessor dan memori.
3. Data logger mencakup sebuah input sederhana sampai multi-input yang kompleks.
4. Data logger dapat beroperasi tanpa batasan waktu.

Beberapa aplikasi dari data logger:
1. Pengetesan kendaraan, termasuk test tabrakan
2. Pengamatan ketinggian air
3. Pengamatan status relay pada rel kereta api.
4. Perhitungan kepadatan arus lalu lintas.
dsb.

Sumber: 

1. Wikipedia.

2. National instrument website.