Berbagai macam sensor saat ini telah banyak berkembang, yang mana seiring perkembangan tersebut sensor menjadi suatu komponen penting dalam bidang elektronika. Pun tidak hanya elektonika, sensor juga berkembang di bidang lainnya sesuai dengan kebutuhan dan keinginan masyarakat. Salah satu sensor yang sedang berkembang saat ini adalah sensor gaya, dan lebih spesifiknya adalah flexiforce.
Prinsip kerja dari sensor ini tentu sesuai dengan namanya, yaitu untuk deteksi adanya gaya yang ditimbulkan oleh suatu rangsangan yang masuk dalam suatu alat. Gaya itu sendiri menyebabkan terjadinya tegangan yang nantinya akan menimbulkan suatu sinyal tertentu. Berikut adalah grafik terjadinya sinyal karena gaya tertentu :
Sensor flexiforce sebagai sensor gaya sebagaimana telah disebutkan di atas berbentuk printed circuit yang sangat tipis dan fleksibel. Sensor flexiforce sangat mudah diimplementasikan untuk mengukur gaya tekan antara 2 permukaan dalam berbagai aplikasi. Sensor flexiforce bersifat resistif dan nilai konduktansinya berbanding lurus dengan gaya/beban yang diterimanya. Semakin besar beban yang diterima sensor flexiforce maka nilai hambatan output-nya akan semakin menurun. Pada keadaan tanpa beban, resistansi sensor ini sebesar kurang lebih 20M ohm. Ketika diberi beban maksimum, resistansi sensor akan turun hingga kurang lebih 20K ohm.
Salah satu sifat dari flexiforce adalah resistif pada, sehingga nilai resistansinya (perubahan resistansi) sebanding dengan perubahan strain dengan rumus sebagai berikut :
F adalah Gauge factor
Perubahan resistansi yang ditimbulkan oleh flexiforce tersebut akan menyebabkan munculnya sinyal seperti yang telah disebutkan di atas. Untuk memonitor perubahan resistansi tersebut digunakan jembatan wheatstone yang ditunjukkan pada gambar berikut :
Rangkaian tersebut akan setimbang jika :
Sistem keseimbangan tersebut akan dikombinasikan dengan berat sebagai aplikasi gaya suatu flexiforce yang diaplikasikan untuk sebuah timbangan. Bentuk sederhana dari kombinasi tersebut adalah sebagai berikut :
Pada penjelasan sebelumnya telah disebutkan jika gaya yang timbul dari flexiforce akan menyebabkan terjadinya perubahan stress-strain, dimana pengukuran gaya dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan berikut : F=Ky
Dengan : K =konstanta simpangan
Y = besarnya simpangan pada titik karakteristik
Aplikasi Sensor Flexiforce
Masih banyak lagi benda-benda lainnya dengan nilai defleksi berbeda-beda. Namun beberapa jenis di atas merupakan salah satu aplikasi dari sensor gaya sebagai timbangan. Selain itu, Sensor Flexiforce juga digunakan pada Touch Screen Handphone atau Laptop.
Timbangan Digital Berbasis Sensor Flexiforce.
Berikut adalah blok diagram system timbangan digital berbasis sensor flexiforce secara keseluruhan adalah sebagai berikut:
Seperti yang disebut di atas, nilai konduktansi (1/R) dari sensor flexiforce linier terhadap gaya tekan atau beban yang diberikan. Oleh karena itu, dalam aplikasi ini akan dibaca nilai konduktansi tersebut dengan menggunakan rangkaian non inverting amplifier sehingga didapatkan hasil pembacaan nilai beban yang linier. Rangkaian non inverting amplifier tersebut terdapat dalam blok RPS. Keluaran dari RPS sudah berupa tegangan DC 0 – 2,5V dan diumpankan ke masukan ADC (Analog to Digital Converter) DT-I/O I2C ADDA Ver 2.0. Kemudian data digital dari keluaran ADC ini dibaca oleh mikrokontroler untuk ditampilkan ke LCD (DT-I/O Graphic LCD GM224644) sebagai bentuk sinyal keluaran.
Prototype Force Sensing Hardware
Banyak aplikasi komputasi mengandalkan perangkat mobile. Untuk perangkat mobile seperti PC, ultra-mobilePC (UMPC), PDA, atau ponsel pintar baru seperti iPhone, banyak permukaan perangkat dikhususkan untuk layar. Kecenderungan untuk meningkatkan ukuran layar terus dilakukan karena layar yang besar lebih memudahkan pengguna dalam melihat tampilan. Perangkat ini biasanya memiliki layar sentuh (Touch Screen) yang sensitif, Perangkat dapat menyediakan mekanisme masukan untuk perangkat tanpa mengambil data dari tombol atau kontrol eksternal yang dipasang di daerah permukaan pada perangkat. Dengan merasakan kekuatan pengguna seperti menekan, masukan secara otomatis dapat diberikan kepada sistem operasi perangkat atau aplikasi. pembuatan prototype
Untuk sensor gaya pada touch screen biasanya menggunakan empat sensor FlexiForce 0-25 lb. Ukuran ini relative kecil (daerah penginderaan 10mm lebar dan dapat dibuat lebih kecil) dan tipis (0.2mm) membuat perangkat mudah untuk memasukkan data ke dalam prototype. Penempatan sensor gaya digunakan agar bisa merasakan sentuhan dari tangan penguna handphone. Sensor Flexiforce ketika tidak ada tekanan resistensinya sekitar 200 kΩ, namun ketika ada tekanan pada permukaan touchscreen resistansinya menjadi diatas 30 MΩ. resistansi ini diukur dalam prototype menggunakan converter analog to digital (ADC)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar