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

Tujuan Perkuliahan Mahasiswa dapat menjelaskan kegunaan dari gyroscope Mahasiswa dapat menjelaskan prinsip kerja dari gyroscope

Pendahuluan 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.

Lanjutan 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.

Ilustrasi

Bagian 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 gyroscopee 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.

Cara kerja

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

Gyroscope 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.

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

Gyroscope MEMS Menggunakan perangkat elektronik dengan ukuran mikro Contoh : Adxrs150 LISY300

Prinsip 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).

Contoh 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.

Rudder

Elevator

Ailerons

Instrumen yang yang memanfaatkan gyroscope Attitude Indicator Heading Indicator Turn indicator ( turn coordinator)

Attitude 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.

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).

Heading 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.

Turn 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.

Ada dua kondisi yang bisa ditunjukkan, yaitu slipping dan skidding 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.

Kelebihan 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.

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