Piezoresistive pressure sensors telah muncul sebagai teknologi yang populer dan serbaguna untuk mengukur tekanan dalam berbagai aplikasi. Sensor ini dikenal dengan keakuratannya yang tinggi, sensitivitas, dan rentang pengukuran yang luas, sehingga cocok untuk digunakan di berbagai bidang seperti otomotif, medis, ruang angkasa, dan pemantauan lingkungan. Dalam artikel ini, kami akan memberikan gambaran umum tentang sensor tekanan piezoresistif, mengeksplorasi prinsip kerja, keunggulan, dan aplikasi umum.
Prinsip kerja piezoresistive pressure sensors
Prinsip dasar di balik Piezoresistive pressure sensors adalah efek piezoresistif, yang mengacu pada perubahan hambatan listrik suatu bahan ketika mengalami tekanan atau regangan mekanis.
Fenomena ini diamati pada bahan tertentu, seperti silikon dan germanium, yang menunjukkan perubahan resistensi ketika berubah bentuk di bawah tekanan. Efek piezoresistif biasanya dikuantifikasi menggunakan parameter tak berdimensi yang disebut faktor pengukur (GF), yang didefinisikan sebagai rasio perubahan fraksional dalam resistansi terhadap regangan yang diterapkan.
Baca Juga : Definisi dan Jenis Pressure Sensor
Sensor tekanan piezoresistif terdiri dari diafragma, yaitu membran tipis dan fleksibel yang membelok di bawah pengaruh tekanan yang diberikan. Diafragma biasanya terbuat dari silikon atau bahan lain yang sesuai dan dipasang pada substrat. Pada permukaan diafragma, elemen piezoresistif, atau pengukur regangan, disusun dalam pola tertentu, biasanya dalam bentuk rangkaian jembatan Wheatstone. Ketika tekanan diterapkan ke diafragma, diafragma akan berubah bentuk, menyebabkan pengukur regangan mengalami tekanan mekanis. Stres ini menyebabkan perubahan pada resistansi listrik pengukur regangan, yang sebanding dengan tekanan yang diberikan. Perubahan resistansi dapat diukur dan diubah menjadi sinyal listrik yang sesuai dengan tekanan yang dirasakan.
Baca Juga : Sensor tekanan pneumatik dan hidrolik
Keuntungan dari Piezoresistive pressure sensors
Ada beberapa keuntungan yang terkait dengan sensor tekanan piezoresistif, yang berkontribusi pada penggunaannya secara luas dalam berbagai aplikasi. Beberapa keuntungan ini meliputi:
- Sensitivitas tinggi: Sensor tekanan piezoresistif menunjukkan sensitivitas tinggi, sehingga dapat mendeteksi perubahan tekanan yang sangat kecil sekalipun. Hal ini membuatnya cocok untuk digunakan dalam aplikasi yang memerlukan pengukuran tekanan yang tepat.
Jangkauan pengukuran yang luas: Sensor ini dapat mengukur berbagai macam tekanan, dari yang sangat rendah hingga yang sangat tinggi, sehingga cocok untuk beragam aplikasi. - Waktu respons yang cepat: Sensor tekanan piezoresistif biasanya memiliki respons yang cepat terhadap perubahan tekanan, sehingga memungkinkannya memberikan pengukuran waktu nyata di lingkungan yang dinamis.
- Ringkas dan ringan: Karena ukurannya yang kecil dan desainnya yang sederhana, sensor tekanan piezoresistif dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam berbagai sistem, sehingga menghemat ruang dan mengurangi bobot perangkat secara keseluruhan.
Baca Juga : Jangkauan dan Akurasi Sensor Tekanan
Batasan dari Piezoresistive pressure sensors
Terlepas dari banyak kelebihannya, sensor tekanan piezoresistif juga memiliki beberapa keterbatasan yang harus dipertimbangkan ketika memilih sensor tekanan untuk aplikasi tertentu:
- Ketergantungan suhu: Kinerja sensor tekanan piezoresistif dapat dipengaruhi oleh perubahan suhu, yang dapat menyebabkan kesalahan dalam pengukuran. Namun, masalah ini dapat diatasi dengan memasukkan teknik kompensasi suhu ke dalam desain sensor.
- Stabilitas jangka panjang: Sensor ini dapat mengalami penyimpangan dalam pengukurannya dari waktu ke waktu, yang dapat memengaruhi keakuratan pembacaan. Kalibrasi rutin mungkin diperlukan untuk mempertahankan kinerja yang optimal.
- Biaya: Meskipun sensor tekanan piezoresistif umumnya lebih terjangkau daripada jenis sensor tekanan lainnya, seperti sensor kapasitif atau optik, biayanya masih dapat menjadi faktor pembatas untuk beberapa aplikasi, terutama ketika akurasi tinggi atau stabilitas jangka panjang diperlukan.
Baca Juga : Prinsip Kerja, Jenis, dan Kelebihan Digital Pressure Sensor
Aplikasi Piezoresistive pressure sensors
Piezoresistive pressure sensors banyak digunakan di berbagai industri dan aplikasi karena keserbagunaan, sensitivitas, dan keakuratannya. Beberapa aplikasi yang paling umum meliputi:
- Otomotif: Sensor ini sering digunakan dalam sistem manajemen mesin untuk memantau tekanan bahan bakar, tekanan oli, dan tekanan ban, serta dalam sistem keselamatan seperti penggunaan kantung udara dan sistem rem.
- Medis: Sensor tekanan piezoresistif digunakan dalam berbagai perangkat medis, seperti monitor tekanan darah, ventilator, dan pompa infus, untuk memastikan kontrol dan pemantauan tekanan yang akurat.
- Penerbangan: Dalam industri kedirgantaraan, sensor ini digunakan untuk mengukur ketinggian, tekanan kabin, dan level bahan bakar, serta untuk memantau sistem hidraulik dan performa mesin.
- Pemantauan lingkungan: Sensor tekanan piezoresistif dapat digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer, ketinggian air, dan kedalaman, sehingga membantu peneliti dan organisasi memantau kondisi lingkungan dan mendeteksi perubahan pola iklim.
- Otomasi industri: Sensor ini banyak digunakan dalam sistem kontrol dan pemantauan proses untuk mempertahankan tingkat tekanan optimal dalam berbagai proses industri, seperti manufaktur, pemrosesan bahan kimia, dan pembangkit listrik.
Baca Juga : Prinsip Kerja, Kelebihan, dan Kekurangan Capacitive Pressure Sensor
Kesimpulan
dari artikel yang telah kami paparkan diatas, yaitu tentang “Prinsip Kerja, Keuntungan, dan Aplikasi Piezoresistive pressure sensors” dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
- Piezoresistive pressure sensors telah muncul sebagai teknologi yang populer dan serbaguna untuk mengukur tekanan dalam berbagai aplikasi. Sensor ini dikenal dengan keakuratannya yang tinggi, sensitivitas, dan rentang pengukuran yang luas, sehingga cocok untuk digunakan di berbagai bidang seperti otomotif, medis, ruang angkasa, dan pemantauan lingkungan.
- Prinsip dasar di balik Piezoresistive pressure sensors adalah efek piezoresistif, yang mengacu pada perubahan hambatan listrik suatu bahan ketika mengalami tekanan atau regangan mekanis.
- Piezoresistive pressure sensors adalah teknologi yang kuat dan serbaguna yang telah digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi di berbagai industri. Sensitivitasnya yang tinggi, rentang pengukuran yang luas, dan waktu respons yang cepat menjadikannya pilihan yang menarik untuk berbagai kebutuhan penginderaan tekanan. Namun, penting untuk mempertimbangkan keterbatasan dan potensi kekurangan sensor ini, seperti ketergantungan suhu dan stabilitas jangka panjang, saat memilih sensor tekanan yang paling sesuai untuk aplikasi tertentu.
Referensi : www.electricity-magnetism.org
