Cara Kerja Accelerometer, Fungsi, dan Perbedaannya dengan Gyroscope

Accelerometer adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mengukur percepatan, yaitu perubahan kecepatan suatu objek per satuan waktu. 

Sensor ini tidak hanya mendeteksi percepatan linier (gerakan maju-mundur atau atas-bawah) tetapi juga sering digunakan untuk mengukur perubahan orientasi dan posisi relatif terhadap gravitasi. 

Accelerometer dapat ditemukan dalam berbagai perangkat, mulai dari smartphone, kendaraan, hingga peralatan industri dan medis.

Selain accelerometer, gyroscope juga sering digunakan dalam aplikasi pengukuran gerakan. Kedua sensor ini kadang dianggap mirip, tetapi sebenarnya memiliki fungsi yang berbeda. 

Sementara accelerometer mengukur percepatan linier, gyroscope mengukur kecepatan sudut atau rotasi. Artikel ini akan membahas cara kerja accelerometer, fungsinya, dan perbedaan utama antara accelerometer dan gyroscope.

Cara Kerja Accelerometer

Accelerometer bekerja berdasarkan prinsip percepatan benda dalam ruang tiga dimensi. Sensor ini mengukur gaya yang bekerja pada massa di dalamnya, yang kemudian dikonversi menjadi sinyal listrik untuk ditafsirkan oleh sistem elektronik.

Berikut ini adalah beberapa prinsip dasar yang digunakan dalam berbagai jenis accelerometer:

1. Accelerometer Kapasitif (Capacitive Accelerometer)

Jenis accelerometer yang paling umum adalah kapasitif, yang bekerja berdasarkan perubahan kapasitansi antara dua pelat. 

Di dalam accelerometer ini, ada dua pelat konduktif: satu pelat tetap dan satu pelat bergerak yang terhubung ke massa bergerak (biasanya disebut massa bukti atau proof mass). 

Ketika ada perubahan percepatan, massa ini akan bergerak sedikit, yang menyebabkan perubahan jarak antara dua pelat konduktif. Perubahan jarak ini menghasilkan perubahan kapasitansi, yang kemudian diukur sebagai sinyal percepatan.

Proses Kerja:

• Ketika sensor merasakan gerakan atau percepatan, massa di dalam sensor akan mengalami perpindahan.
• Massa ini terhubung ke pelat bergerak, sehingga perpindahan tersebut mengubah jarak antara dua pelat konduktif.
• Perubahan kapasitansi yang dihasilkan diukur oleh rangkaian elektronik dan diterjemahkan sebagai percepatan.

2. Accelerometer Piezoelektrik (Piezoelectric Accelerometer)

Accelerometer piezoelektrik menggunakan material piezoelektrik, yang menghasilkan muatan listrik ketika mengalami tekanan atau regangan. 

Ketika ada percepatan, massa di dalam sensor memberi tekanan pada material piezoelektrik, yang kemudian menghasilkan tegangan proporsional dengan percepatan yang diterima.

Proses Kerja:

• Material piezoelektrik ditempatkan di bawah beban dari massa.
• Ketika sensor bergerak, massa memberikan tekanan pada material piezoelektrik.
• Material ini menghasilkan sinyal listrik yang diukur dan diterjemahkan menjadi percepatan.

3. Accelerometer Termal (Thermal Accelerometer)

Accelerometer termal bekerja dengan mendeteksi pergerakan partikel gas panas di dalam sensor. Pada kondisi diam, partikel gas akan tetap berada di pusat ruang sensor.

Namun, ketika ada percepatan, gas ini akan bergerak menjauhi pusat karena efek dari percepatan, dan perubahan ini diukur sebagai perubahan suhu di berbagai bagian sensor.

Proses Kerja:

• Sebuah gas panas berada di pusat sensor dalam kondisi diam.
• Ketika percepatan diterapkan, gas ini akan terdorong ke arah tertentu.
• Perubahan suhu akibat pergerakan gas ini diukur oleh sensor termal dan diterjemahkan menjadi percepatan.

4. Accelerometer Resistif (Resistive Accelerometer)

Accelerometer resistif bekerja dengan prinsip perubahan resistansi. Ketika ada percepatan, massa di dalam sensor bergerak, yang menyebabkan perubahan pada komponen resistif. Perubahan resistansi ini kemudian diukur sebagai sinyal listrik yang proporsional dengan percepatan.

Fungsi Accelerometer

Accelerometer memiliki banyak fungsi dan digunakan dalam berbagai aplikasi teknologi modern. Berikut adalah beberapa fungsi utama accelerometer:

1. Deteksi Percepatan Linier

Fungsi utama accelerometer adalah mendeteksi percepatan linier, baik itu dalam sumbu x, y, maupun z. Ini berguna dalam banyak aplikasi di mana informasi tentang perubahan kecepatan atau gerakan sangat penting, seperti dalam ponsel, perangkat kesehatan, atau sistem kontrol kendaraan.

2. Deteksi Orientasi

Accelerometer juga dapat digunakan untuk mendeteksi orientasi relatif terhadap gravitasi. Misalnya, ketika Anda memiringkan smartphone, accelerometer dapat mengukur arah gravitasi untuk menentukan apakah ponsel berada dalam mode potret (vertikal) atau lanskap (horizontal).

3. Pengukuran Getaran

Dalam aplikasi industri, accelerometer sering digunakan untuk mengukur getaran mesin. Dengan memantau percepatan getaran yang tidak normal, perawatan preventif dapat dilakukan sebelum terjadi kerusakan mesin.

4. Navigasi Inersial

Accelerometer digunakan dalam sistem navigasi inersial (INS) untuk melacak pergerakan kendaraan atau benda lain tanpa menggunakan sinyal eksternal seperti GPS. Dalam hal ini, accelerometer bekerja bersama dengan gyroscope untuk memberikan data tentang posisi, kecepatan, dan orientasi objek yang bergerak.

5. Pelindung Jatuh dan Deteksi Tabrakan

Pada perangkat seperti laptop atau hard disk eksternal, accelerometer dapat mendeteksi gerakan cepat yang menunjukkan bahwa perangkat sedang terjatuh. Dengan informasi ini, perangkat dapat mengambil langkah-langkah pencegahan, seperti memarkir kepala pembaca pada hard disk untuk menghindari kerusakan. Sistem airbag mobil juga menggunakan accelerometer untuk mendeteksi tabrakan dan mengaktifkan airbag pada waktu yang tepat.

6. Pengukuran Aktivitas Fisik

Dalam perangkat wearable seperti smartwatches dan fitness trackers, accelerometer digunakan untuk mengukur aktivitas fisik pengguna. Sensor ini mendeteksi langkah kaki, gerakan tubuh, dan pola aktivitas, yang kemudian digunakan untuk menghitung kalori yang terbakar atau memantau aktivitas olahraga.

7. Sistem Stabilitas dan Pengendalian pada Kendaraan

Accelerometer juga digunakan dalam sistem stabilitas kendaraan untuk mendeteksi slip atau ketidakstabilan selama berkendara. Data dari sensor ini digunakan untuk mengaktifkan sistem pengendalian stabilitas elektronik (ESC) yang membantu menjaga kendaraan tetap terkendali di jalan licin atau saat menikung tajam.

Perbedaan Accelerometer dan Gyroscope

Meskipun accelerometer dan gyroscope sering digunakan bersama dalam aplikasi yang sama, kedua sensor ini memiliki perbedaan mendasar dalam hal fungsinya. Perbedaan ini terutama berkaitan dengan jenis gerakan yang diukur oleh masing-masing sensor.

1. Jenis Gerakan yang Diukur

Accelerometer: Accelerometer mengukur percepatan linier dalam satu atau lebih sumbu (x, y, z). Ini berarti sensor ini mendeteksi perubahan kecepatan atau gerakan linier dari suatu objek. Accelerometer juga bisa mendeteksi gravitasi dan menggunakannya untuk menentukan orientasi objek relatif terhadap bumi (misalnya, apakah suatu objek sedang miring atau dalam posisi tegak).

Gyroscope: Gyroscope, di sisi lain, mengukur kecepatan sudut atau rotasi di sekitar sumbu. Sensor ini tidak mengukur gerakan linier, melainkan perubahan orientasi atau kemiringan objek. Gyroscope dapat mendeteksi seberapa cepat suatu objek berputar atau miring dan dalam arah mana objek itu bergerak.

2. Aplikasi Utama

Accelerometer: Aplikasi accelerometer yang paling umum termasuk mendeteksi orientasi, pengukuran getaran, dan pelacakan aktivitas fisik. Accelerometer sering ditemukan di perangkat seperti smartphone (untuk mengubah tampilan dari mode potret ke lanskap), alat kesehatan, dan perangkat IoT yang memerlukan pelacakan gerakan linier.

Gyroscope: Gyroscope lebih umum digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan pengukuran rotasi atau orientasi yang presisi, seperti dalam teknologi VR, drone, dan sistem kontrol stabilitas kendaraan. Pada perangkat seperti drone atau smartphone, gyroscope membantu menstabilkan gambar atau video yang diambil.

3. Fungsi dalam Navigasi

Dalam sistem navigasi, accelerometer dan gyroscope bekerja bersama-sama untuk memberikan informasi yang lengkap tentang gerakan dan orientasi objek. Accelerometer memberikan data tentang perubahan kecepatan linier, sementara gyroscope memberikan data tentang kecepatan sudut. Kombinasi kedua sensor ini digunakan dalam banyak aplikasi, seperti sistem navigasi inersial pada pesawat, roket, atau mobil tanpa pengemudi.

4. Keakuratan dan Presisi

Accelerometer: Lebih baik dalam mengukur perubahan kecepatan linier dan deteksi orientasi statis (misalnya, menentukan apakah suatu perangkat sedang dalam posisi miring).

Gyroscope: Lebih akurat dalam mendeteksi perubahan orientasi dinamis dan kecepatan rotasi (misalnya, mendeteksi putaran pada drone atau perangkat VR).

5. Jumlah Sumbu yang Diukur

Accelerometer: Dapat mengukur percepatan pada tiga sumbu (x, y, z), memberikan informasi tentang gerakan linier di sepanjang sumbu-sumbu ini.

Gyroscope: Juga dapat mengukur rotasi di sekitar tiga sumbu (x, y, z), tetapi berfokus pada perubahan orientasi atau kecepatan sudut, bukan gerakan linier.

Kesimpulan

Accelerometer adalah perangkat yang sangat berguna untuk mendeteksi gerakan linier, orientasi, dan perubahan kecepatan dalam berbagai aplikasi, mulai dari smartphone hingga peralatan industri. 

Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip mengukur percepatan atau perubahan kecepatan dalam sumbu linier dan sering digunakan bersama dengan gyroscope untuk menyediakan informasi lengkap tentang gerakan dan orientasi objek.

Sementara accelerometer mengukur percepatan linier, gyroscope mengukur rotasi atau kecepatan sudut. Keduanya memiliki aplikasi yang berbeda tetapi sering digunakan bersama untuk memberikan data yang lebih kaya tentang gerakan dan posisi. 

Kombinasi kedua sensor ini menjadi sangat penting dalam teknologi modern seperti navigasi inersial, stabilisasi gambar, dan perangkat wearable.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini