Intergrated Microsensors I PUTU DODY WIDIHARTAWAN F 1

Intergrated Microsensors I PUTU DODY WIDIHARTAWAN (F 1 B 013043) YUNI KARINA SHOLEHA (F 1 B 013096)

PENGERTIAN INTEGRATED MICROSENSORS � Integrated microsensors mengacu pada sensor atau sederetan sensor yang dibuat dengan menggunakan teknologi mikropabrikasi. Skala panjang karakteristik dari tiap jarak sensor yaitu antara 1 um dan 1 mm. Teknologi sirkuit terpadu merombak masyarakat modern dengan mengadakan prosesor sinyal analog murah, unit logika digital, memory komputer dan kamera CCD.

KEUNTUNGAN DARI INTEGRATED MICROSENSORS : � � � 1. Memperkecil ukuran sensor dapat memberikan banyak ruang kosong/ tidak memerlukan ruang yang besar. 2. Menekan inersia dan menerjemahkan massa panas menjadi resonansi frekuensi mekanik yang tinggi dan suhu yang tetap konstan. 3. Pabrikasi sensor menggunakan metode photolithography, sehingga harga sensor menjadi murah, karena banyak sensor yang sejenis dibuat secara parallel. 4. Kemampuan keseragaman dan repeatability dari sensor meningkat secara signifikan dibandingkan dengan sensor konvensional. 5. Kemampuan untuk monolithically integrate sensor dan integrated sirkuit menekan jarak jalur antara sensor dengan rangkaian dan meningkatkan rasio sinyal ke noise.

PROSES PABRIKASI INTEGRATED MICROSENSORS Elemen microsensor dapat dibuat dari kandungan silikon dengan beberapa cara. Dua metode utama yaitu bulk micromachining dan surface micromachining. � Pada bulk micromachining porsi dari kandungan silikon dihapus dengan cairan kimia etchant atau etchant kering terbantu plasma untuk memberikan freestanding pada komponen mekanik. � Pada surface micromachining struktur freestanding biasanya berada pada bagian tipis pada permukaan kandungannya. Proses pabrikasi menempatkan sebuah layer pada permukaan kandungannya, sehingga dinamakan surface micromachining. �

� � � Komunitas yang membuat metode microfabrication dan microintegrated sensor sering mempublish arsip hasilnya ke Journal of Microelectromechanical Systems (MEMS), Journal of Sensors and Actuators, dan the Journal of Micromechanics and Microengineering. Kongres utama pada area tersebut adalah : 1. the IEEE workshop on solid-state sensors and actuators 2. the International Conference on Solid-State Sensors and Actuators 3. International Conference on Micro-Electro-Mechanical Systems

ILMU DASAR SENSING Microsensors terdiri dari beberapa ilmu transduksi, yaitu elektrostatik, piezoresistive, piezoelektrik, dan elektromagnetik. 1. Sensing elektrostatik mentransduksikan gaya atau getaran menjadi besaran mekanik dari membran penopang.

Persamaan untuk perubahan kapasitansi : Ketika gaya diberikan diatas lapis, nilai kapasitansinya yaitu :

� 2. Sensing piezoeresistive magnitude dari perpindahan mekanik terukur oleh sejumlah tekanan yang masuk pada komponen mekanik. Piezoresistive terletak secara strategis pada komponen mekanik yang dapat merasakan perubahan resistansi akibat diberikannya tekanan. Perubahan resistansi (ΔR)sebagai fungsi dari diterapkannya pengencangan ε : Dimana : R 0 = resistor sebelum diberikan tekanan G = piezoresistive gauge

� 3. Sensing piezoelectric adalah kemampuan untuk merubah sebuah gaya/tekanan menjadi muatan listrik. hal ini karena bahan dari piezoelectric dapat merubah sebuah regangan atau tekanan menjadi sebuah medan listrik. bahan piezoelectric yaitu kuarsa, berlinite, turmalin dan garam rossel.

4. SENSING TEMPERATURE sensor temperature dapat dibuat dengan menggunakan thermal resistor dan thermal couple. Thermal resistor adalah sebuah element film resistive yang tipis yang resistansinya dapat berubah sesuai terhadap perubahan suhu.

5. SENSOR TEKANAN (PREASURE SENSOR) Tekanan merupakan salahsatu besaran fisika. Sebagai salahsatu besaran fisika, sehingga tekanan dinyatakan dalam angka pada satuan tekanan tertentu. Dikenal bahan yang sensitif terhadap perubahan nilai tekanan. Bahan itu biasa diperankan sebagai sensor tekanan.

DIKENAL 3 JENIS SENSOR TEKANAN, YAITU: ABSOLUT, RELATIF, DAN SENSOR DIFERENSIAL 1. Sensor tekanan absolut. Sensor ini melibatkan sebuah diafragma (dari bahan padat dan lentur) dan ruangan yang dibuat vakum (berada di dalam sensor). Jika tekanan di luar sensor P begitu besar dan menekan diafragma maka permukaan diafragma melengkung ke bawah. Sebaliknya, bila P mengecil maka permukaan diafragma kembali datar. Besarnya simpangan permukaan diafragma yang melengkung ke bawah adalah sebanding dengan P.

2. Sensor tekanan relatif Prinsip kerja sensor ini seperti halnya sensor tekanan relatif. Hanya saja jenis sensor ini lebih mudah dibuat, terutama dalam pembuatan tekanan Gambar 2 Sensor tekanan relatif, acuan (Po). ketika tekanan acuannya: • tekanan atmosfir variatif, • tekanan tetap 1 Atm.

3. Sensor tekanan diferensial. Sensor ini berdasar resultan tekanan antara tekanan yang diukur (P 1) dengan tekanan variabel yang sengaja diatur (P 2). Nilai tekanan yang diukur adalah = (P 1 – P 2). Seperti halnya sensor tekanan absolut, nilai tekanan sensor ini diperlihatkan pada simpangan lengkung pada permukaan diafragma.

6. ACCELEROMETERS � Accelerometer adalah sebuah tranduser yang berfungsi untuk mengukur percepatan, mendeteksi dan mengukur getaran, ataupun untuk mengukur percepatan akibat gravitasi bumi. � Prinsip kerja dari tranduser ini berdasarkan hukum fisika bahwa apabila suatu konduktor digerakkan melalui suatu medan magnet, atau jika suatu medan magnet digerakkan melalui suatu konduktor, maka akan timbul suatu tegangan induksi pada konduktor tersebut.

� Accelerometer yang diletakan di permukaan bumi dapat mendeteksi percepatan 1 g (ukuran gravitasi bumi) pada titik vertikalnya, untuk percepatan yang dikarenakan oleh pergerakan horizontal maka accelerometer akan mengukur percepatannya secara langsung ketika bergerak secara horizontal.

DIAGRAM SKEMATIK DARI ACCELEROMETER MICROMACHINED MASSAL.

7. TACTILE SENSORS � � � Sensor taktil umumnya mencontoh arti biologis dari sentuhan kulit yang mampu mendeteksi rangsangan yang dihasilkan dari stimulasi mekanik, suhu, dan nyeri. Sensor taktil bekerja di aplikasi di mana interaksi fisik penginderaan diperlukan, termasuk robotika, perangkat keras komputer dan bahkan sistem keamanan. Salah satu implementasi yang paling umum dari sensor taktil perangkat layar sentuh yang digunakan secara luas di ponsel dan komputer. Sensor taktil umumnya dikenal dan dapat dikelompokkan menjadi beberapa jenis tergantung pada konstruksi mereka; kelompok yang paling umum adalah piezoresistive, piezoelektrik, kapasitif dan sensor elastoresistive.

GAMBAR SENSOR TACTILE

SEKIAN TERIMA KASIH SEMOGA BERMANFAAT