Transducer and Gyroscope Sensor

Slide1Tranduser dan Sensor“Gyroscope” Kurniawan Teguh Martono Sistem Komputer UNDIP

Slide2Tujuan Perkuliahan Mahasiswa dapat menjelaskan kegunaan dari gyroscope  Mahasiswa dapat menjelaskan prinsip kerja dari gyroscope

Slide3Pendahuluan Gyroscope   adalah device yang berguna untuk menentukan orientasi gerak yang berotasi dengan cepat pada poros sumbu.   Mekanismenya adalah sebuah roda berputar dengan piringan didalamya yang tetap stabil.  Gyroscope sering digunakan pada robot atau heli dan alat-alat cangggih lainnya.

Slide5Lanjutan Sensor gyroscope adalah sensor kecepatan angular yang digunakan untuk mengukur kecepatan rotasi dari suatu benda.  Sensor gyroscope dapat ditemui pada modul IMU (Inertial Measurement Unit) kemudian dikirim ke CPU (Central Processing Unit) untuk mendapatkan data keberadaan dan pergerakan suatu benda.  Jadi gyroscope merupakan alat yang digunakan untuk mengukur atau mempertahankan orientasi berdasarkan prinsip momentum angular.

Slide6Ilustrasi

Slide7Bagian Gyroscope Bagian dari  gyroscope  terdiri dari sebuah piringan ( rotor ) yang berputar pada sumbu putar ( spin axis ).  Sumbu putar ini terpasang pada suatu kerangka yang disebut  gimbal  ( inner-most gimbal ).   Inner-most gimbal  terpasang pada  inner gimbal .  Dan  inner gimbal  terpasang pada  outer gimbal  yang merupakan kerangka terluar.  Dengan memiliki tiga  gimbal  maka   gyroscope  mempunyai kemampuan untuk berputar pada tiga sumbu putar ( 3 degree of rotational freedom ).   Walaupun  gyroscope e mempunyai  3 degree of rotational freedom , namun rotor akan selalu tetap berada pada posisinya, selama dia berputar.  Saat ketiga kerangka gimbal berputar, rotor tidak mengikuti putarannya.

Slide8Cara kerja

Slide9Tiga jenis utama gyros Gyroscope Mekanik  Gyroscope Piezoelektrik  Gyroscope MEMS (Mikro Electrik Mekanik Sistem)

Slide10Gyroscope Mekanik Menggunakan motor listrik untuk memutar disk kecil atau roda gila  Pada prinsipnya  mechanical gyroscope  adalah sebuah piringan ( rotor ) yang berputar pada sumbu ( axis ) yang mampu bergerak ke beberapa arah.

Slide11Gyroscope piezoelektrik Memanfaatkan kristal yang ada pada sensor  Prinsip kerja berdasarkan tekanan yang didapatkan pada kristal sehingga menghasilkan arus listrik

Slide12Gyroscope MEMS Menggunakan perangkat elektronik dengan ukuran mikro  Contoh :  Adxrs150  LISY300

Slide13Prinsip kerja Gyroscope Gyroscope sensor bisa mendeteksi gerakan sesuai gravitasi, atau dengan kata lain mendeteksi gerakan pengguna.  Gyroscope memiliki keluaran berupa kecepatan sudut dari arah 3 sumbu yaitu:  sumbu x yang nantinya akan menjadi sudut  phi  (kana dan kiri)  dari sumbu y nantinya menjadi sudut  theta  (atas dan bawah), dan  sumbu z nantinya menjadi sudut  psi  (depan dan belakang).

Slide14Contoh Penggunaan Gyroscope Sumbu putar pesawat ( axis )  Pesawat terbang mempunyai tiga sumbu putar, yaitu vertikal, longitudinal dan lateral.  Gerakan pesawat pada sumbu vertikal disebut  yaw . Dan gerakan pada sumbu lateral disebut  pitch . Sedangkan gerakan pada sumbu longitudinal disebut  roll .  Masing-masing gerakan ini dikontrol oleh sistem kendali terbang ( flight control systems)  dari  pesawat, yaitu   ruder, aileron  dan  elevator .

Slide16Rudder

Slide17Elevator

Slide18Ailerons

Slide19Instrumen yang yangmemanfaatkan  gyroscope  Attitude Indicator  Heading Indicator  Turn indicator ( turn coordinator)

Slide20Attitude Indicator Menunjukkan  attitude  pesawat terhadap horizon.  Atitude indicator  menggunakan  gyroscope  yang mempunyai 2  gimbal .  Sehingga mempunyai dalam dua sumbu putar yang  dapat mendeteksi gerak pesawat  pitch  dan  roll  dari pesawat.  Dengan instrument ini pilot dapat mengetahui apakah pesawat dalam kondisi level atau apakah pesawat dalam posisi  nose up  atau  nose down.

Slide21Dalam  attitude indicator  terdapat simbol pesawat dalam warna kuning, setengah bagian atas menunjukkan langit (warna biru) dan setengah bagian bawah menunjukkan daratan (warna coklat). Apabila pesawat dalam posisi level terhadap horizon, maka simbol pesawat (kuning) akan sama dengan horizon (garis putih).

Slide23Heading Indicator Heading indicator  menunjukkan simpangan dari arah yang dituju pesawat terhadap utara.   Heading indicator  menggunakan  gyroscope  yang mempunyai 2  gimbal .  Berbeda dengan  attitude indicator , sumbu putar rotor gyroscope  untuk heading indicator adalah sumbu horizontal.  Penunjukkan  heading indicator  dalam satuan derajat.

Slide25Turn indicator ( turn coordinator) Turn indicator  menunjukkan arah belok ( turn ) dari pesawat  dan kecepatannya.  Instrumen ini dapat mendeteksi gerakan pesawat dalam sumbu vertical ( yaw )  juga dalam sumbu longitudinal ( roll ).  Karena dalam penerbangan normal, pesawat yang akan membelok ( turn ) akan bergerak  roll  terlebih dahulu.  Dalam instrumen ini juga terdapat inclinometer, yang berfungsi untuk menunjukkan “kualitas” gerak belok pesawat.

Slide26Ada dua kondisi yang bisa ditunjukkan, yaitu  slipping  dan  skidding . Slip  terjadi apabila   rate of turn is too slow for the angle of bank . Yaitu apabila gerak  yaw  pesawat terlalu lambat jika dibandingkan sudut gerak  roll  Skid  akan terjadi apabila  the rate of turn is too fast for the angle of bank.  Yaitu apabila gerak  yaw  pesawat terlalu cepat jika dibandingkan sudut gerak  roll .

Slide28Kelebihan dan kekurangan Harganya yang mahal.  Hanya dapat digunakan jika ada accelerator.  Dapat mendeteksi gerakan dari segala arah.  Hasil gambar yg di hasilkan dari gerakan lebih halus/ tidak patah-patah seperti pada accelerometer.   Tidak di pengaruhi oleh gravitasi.

Slide29Tugas Buatlah paper mengenai :  Gyroscope ADXRS150  Gyroscope LISY300  Pembahasan :  Skema rangkaian  Kegunaan  Cara Kerja  Rangkaian Pengkondisi yang digunakan  Satu kelompok cukup membahas salah satu gyroscope