Efek Piezoelektrik - Sensor dan Tranduser
advertisement
http://unp.ac.id/ Dwi Sudarno Putra, ST, MT. http://dwisudarnoputra.wordpress.com/ • Akan dilanjutkan kembali pembahasan mengenai beberapa hukum fisis dasar tentang bagaimana sebuah stimulus bisa dikonversi / diproses menjadi sinyal elektrik • • • • • Kapasitor Efek Piezoelektrik Efek Pyroelektrik Efek Hall Efek Thermoelektrik • • • • • Kapasitor Efek Piezoelektrik Efek Pyroelektrik Efek Hall Efek Thermoelektrik • Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf "C" adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867) • Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. • Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatanmuatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. • Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. • • • • • Kapasitor Efek Piezoelektrik Efek Pyroelektrik Efek Hall Efek Thermoelektrik • Konsep Efek Piezoelektrik Quartz Crystal modeling a. Normal b. Ditekan c. Direnggangkan Pemasangan elektrode pada kristal digunakan untuk menangkap muatan listrik yang terbentuk • Efek Piezoelektrik (direct piezoelectric) adalah fenomena tentang sebuah bahan / material yang dapat menghasilkan energi listrik ketika mendapat energi mekanis (ditekan atau direnggangkan) • Efek Invers Piezoelektrik adalah fenomena tentang perubahan sebuah bahan/material berupa pemapatan atau merenggang yang disebabkan oleh energi listrik yang dialirkan padanya • Bahan Piezoelektrik alami diantaranya : Kuarsa(Quartz,SiO2), berlinite, turmalin dan garam rossel. • Bahan Piezoelektrik buatan diantaranya: Barium titanate (BaTiO3), Lead zirconium titanate (PZT), Lead titanate(PbTiO3), dsb • Rumusan konversi Piezoelektrik Muatan listrik (Q) yang dibentuk oleh kristal piezoelektrik sebanding dengan gaya yang diberikan(F). Q=d.F Dengan d = koefisien piezoelektrik dengan satuan Coloumb/Newton (C/N) • Karena pada piezoelektrik, kristal diapit oleh dua buah elektroda yang membentuk kapasitor memiliki kapasistansi C, maka tegangan yang dibentuk antara kedua elektroda dapat dirumuskan V =Q C Dengan C = kapasitansi (Farad=Coloumb/Volt) • Peranan Piezoelektrik dalam Sistem Sensor Tegangan Listrik yang dihasilkan oleh efek direct piezoelectric inilah yang digunakan dalam sensor, sedangkan invers piezoelectric dapat digunakan sebagai tranduser ataupun sebagai aktuator • • • • • Kapasitor Efek Piezoelektrik Efek Pyroelektrik Efek Hall Efek Thermoelektrik • Efek Piroelektrik adalah fenomena terbentuknya tegangan listrik pada sebuah material dikarenakan proses pemanasan atau pendinginan (aliran panas) • Peranan Efek Pyroelektrik dalam Sistem Sensor Tegangan Listrik yang dihasilkan oleh efek pyroelektrik inilah yang digunakan dalam sensor. • • • • • Kapasitor Efek Piezoelektrik Efek Pyroelektrik Efek Hall Efek Thermoelektrik • Efek Hall adalah peristiwa berbeloknya aliran listrik (elektron) dalam pelat konduktor karena pengaruh medan magnet. • Peranan Efek Hall dalam Sistem Sensor Tegangan Listrik yang dihasilkan oleh efek hall inilah yang digunakan dalam sensor. • • • • • Kapasitor Efek Piezoelektrik Efek Pyroelektrik Efek Hall Efek Thermoelektrik • Efek thermoelektrik adalah terbentuknya energi listrik yang disebabkan oleh perbedaan suhu (dan sebaliknya) • Fenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun 1821 oleh ilmuwan Jerman, Thomas Johann Seebeck. • Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. • Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. • Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck. Efek thermoelektrik sebagai generator Efek thermoelektrik sebagai pendingin • Peranan Efek Thermoelektrik dalam Sistem Sensor Tegangan Listrik yang dihasilkan oleh efek thermoelektrik inilah yang digunakan dalam sensor. Referensi • Handbook Of Modern Sensors Physics, Designs,and Applications 4th Edition [Chapter 3] • http://www.autoshop101.com/ • Related document, video and image from Youtube, Google
