Vibration-Powered Generator (Generator Bertenaga Vibrasi/ Getaran)

Generator bertenaga vibrasi/ getaran adalah jenis generator listrik yang mengubah energy kinetic yang berasal dari getaran/ vibrasi menjadi energy listrik. Generator bertenaga vibrasi ini termasuk transduser elektromechanical.

Generator ini terdiri dari resonator yang digunakan untuk memperkuat sumber getaran dan mekanisme transduser yang mengubah energy dari getaran menjadi energy listrik.

Mekasnisme Transduser:

1.      Generator Elektromagnetik

Terdiri dari magnet permanen yang melekat pada membran fleksibel/ cantilever dan kumparan. Getaran menyebabkan jarak antara magnet dan kumparan berubah sehingga menyebabkan perubahan fluks magnetic dan menghasilkan energi elektromagnetik. Keuntungan utama dari generator ini yaitu mampu menghasilkan tenaga lebih besar daripada generator piezoelektrik, dan dapat digunakan pada lingkungan yang tingkat getarannya tinggi (seperti mesin pabrik, jalan umum, jembatan, dll). Contoh aplikasi: sensor monitoring kesehatan mesin industri maupun jembatan.

2.      Generator Piezoelektrik

Generator ini menggunakan membran tipis/ cantilever yang terbuat dari Kristal piezoelektrik. Saat kristal piezoelektrik mendapat tekanan dari getaran, maka arus dalam jumlah kecil akan dihasilkan. Mekanisme ini sangatlah sederhana dan cenderung memiliki service time yang lama. Hal tersebut yang membuat mekanisme ini sebagai metode yang paling popular dalam pemanfaatan getaran sebagai penghasil energi alternatif. Kelebihan: dapat digunakan dalam proses pembuatan MEMS (Micro-Electro Mechanical System) karena generator piezoelektrik ini dapat dibuat dalam bentuk yang sangat kecil.

Contoh aplikasi: digunakan di pesawat untuk memberikan daya pada perangkat-perangkat elektronik yang bergantung pada baterai. Getaran yang tercipta selama penerbangan akan melewati resonator dan kemudian diteruskan ke generator piezoelektrik. Lalu arus yang dihasilkan oleh generator digunakan sebagai suplai daya untuk perangkat-perangkat elektronik pada pesawat.

Hall Effect Sensor (Sensor Efek Hall)

Sensor efek hall merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi medan magnet. Sensor ini akan menghasilkan tegangan output berdasarkan kuat medan magnet yang diterimanya. Sensor ini terdiri dari sebuah lapisan semikonduktor berupa silikon yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik yang membawa elektron-elektron. Sensor efek hall ini termasuk transduser elektromagnetical.

Prinsip kerja:

Arah aliran elektron pada lapisan silikon yang diberi tegangan adalah lurus, yaitu dari elektroda yang satu ke elektroda yang satunya. Saat magnet didekatkan maka akan timbul medan magnet, hal itu menyebabkan aliran electron tidak lagi lurus melainkan terdefleksi/ berbelok. Akibatnya satu bidang lapisan semikonduktor tersebut akan bermuatan posistif dan bidang yang satunya akan bermuatan negatif yang menimbulkan adanya beda tegangan. Tegangan inilah yang disebut tegangan Hall. Berikut gambar prinsip kerjanya.

Untuk lebih jelasnya, berikut adalah video prinsip kerja Sensor Efek Hall.

Kelebihan:

1. Dapat beroperasi sebagai saklar elektronik yang biayanya lebih murah dibanding saklar mekanik biasa.
2. Tidak terkendala kondisi sekitarnya karena bentuk kemasannya tertutup.
3. Jangkauan pengukuran kuat medan magnetnya luas serta dapat menentukan apakah itu medan magnet kutub positif (South) atau kutub negatif (North).

Kekurangan:

Sensor efek hall memiliki tingkat akurasi yang lebih rendah dibanding fluxgate magnetometer atau sensor berbasis magnetoresistance. Selain itu sensor efek hall tidak terlalu awet.

Aplikasi:

a.    Sensor Posisi

Mendeteksi kehadiran objek magnetic adalah aplikasi umum sensor efek hall di bidang industri, terutama yang beroperasi di mode switch (mode on/off). Efek sensor hall juga digunakan pada mesin brushless DC untuk mendeteksi posisi rotor dan untuk memutar transistor pada urutan yang benar.

Smartphone menggunakan sensor efek hall untuk menentukan apakah Flip Cover menutup atau tidak.

     

   

b.    DC Transformer

Sensor efek hall dapat digunakan untuk mengukur arus DC pada trafo arus tanpa kontak langsung (contactless). Sensor efek hall akan dipasang di celah inti magnetik di sekitar konduktor arus. Hasilnya, fluks magnetic DC dapat diukur, dan arus DC dalam konduktor dapat dihitung.

c.    Automotive Fuel Level Indicator

Sensor efek hall digunakan di beberapa indikator tingkat bahan bakar otomotif. Prinsip utamanya yaitu mendeteksi posisi dari elemen yang terapung. Dapat digunakan vertical float magnet atau sensor tuas berputar (rotating lever sensor).

·         Pada sistem vertical float magnet, magnet permanen dipasang di permukaan objek yang terapung. Konduktor yang membawa arus dipasang di bagian atas tangki segaris dengan magnet. Saat tingkat bahan bakar naik, medan magnet akan bertambah dan menghasilkan tegangan Hall yang lebih besar. Saat tingkat bahan bakar turun, tegangan Hall juga akan turun. Tingkat bahan bakar akan diindikasi dan ditampilkan sesuai dengan kondisi tegangan Hall.

·         Pada sensor rotating lever, magnet cincin berputar hampir lurus dengan sensor hall. Sensor hanya mengukur komponen vertikal/ yang tegak lurus medannya. Kuat medan yang diukur dihubungkan langsung ke sudut tuas dan itulah level bahan bakar pada tank-nya.

d.   Sensor hall efek yang digunakan  di Space-cadet keyboard (keyboard pada mesin LISP).