Salah satu komponen elektronika yang memiliki peran cukup penting adalah sensor piezoelektrik. Komponen ini berhubungan dengan bagaimana energi mekanik nantinya diubah menjadi energi listrik atau bunyi.
Sensor yang dipakai untuk mengubah menjadi bunyi atau getaran disebut dengan istilah piezoelektrik buzzer. Ada beberapa bahan penyusun dari komponen ini, salah satunya adalah barium titanat atau keramik dengan jenis tertentu.
Bisa dikatakan bahwa piezoelektrik mempunyai karakter yang cukup unik karena material yang digunakan dapat menghasilkan bunyi apabila mendapatkan tegangan listrik. Untuk lebih jelasnya, Anda bisa menyimak seluruh pembahasan lengkap berikut ini.
Sejarah Piezoelektrik
Piezoelektrik mempunyai sejarah yang cukup menarik. Komponen tersebut ditemukan pertama kali oleh Pierre Curie dan Jacques Curies di Perancis pada tahun 1880. Istilah piezo yang digunakan mengacu pada kata bahasa yunani yang berarti tekanan.
Seiring berkembangnya ilmu pengetahuan di dunia, piezoelektrik terus mengalami pengembangan, khususnya mulai tahun 1970-an oleh salah satu perusahaan asal Jepang. Piezoelektrik akan menghasilkan efek berupa adanya getaran ketika mendapatkan tegangan listrik.
Prinsip Kerja dari Piezoelektrik
Hal berikutnya yang perlu Anda ketahui adalah bagaimana prinsip kerja dari sensor piezoelektrik. Seperti telah disinggung di bagian sebelumnya, struktur komponen ini terdiri dari bahan yang didukung dua buah lempengan besi.
Di antara lempeng tersebut akan tercipta dipole yang akan mengalami induksi molekul dari struktur kristal. Semua itu tergantung dari bahan yang digunakan. Ketika piezoelektrik mendapatkan tekanan, nantinya bidang piezo akan menghasilkan listrik sesuai dengan tekanan yang diberikan.
Hal tersebut dapat terjadi karena terdapat perubahan dimensi dari bahan piezoelektrik. Meski begitu, ketika komponen ini mendapat arus listrik sinyal tertentu, maka piezoelektrik dapat menghasilkan frekuensi nada sesuai input sinyal.
Pada umumnya, untuk menguatkan sinyal yang masuk ke dalam komponen maka diperlukan driver berupa transistor. Komponen inilah yang disebut dengan istilah piezoelektrik buzzer. Piezoelektrik ini cukup banyak ditemui di pasaran lengkap dengan driver di bagian dalam sehingga siap pakai.
Jadi, secara sederhana bisa dijelaskan bahwa piezoelektrik mempunyai cara kerja membuat gerakan mekanis berupa getaran suara ketika dialiri oleh listrik. Begitu juga sebaliknya, apabila komponen diberikan tekanan maka akan diubah menjadi energi listrik.
Keunggulan dan Kekurangan Piezoelektrik
Seperti halnya komponen elektronika yang lain, sensor piezoelectric juga memiliki keunggulan dan kekurangan. Untuk lebih jelasnya, Anda bisa menyimak informasi pada bagian ini.
1. Memiliki frekuensi operasional tinggi
Kelebihan pertama dari komponen ini adalah mempunyai frekuensi operasional yang tergolong tinggi. Bahkan, Piezoelektrik dapat bekerja pada frekuensi tinggi dan mampu merespons frekuensi audio hingga 20 kHz dengan sangat baik.
2. Respons transient tinggi
Selanjutnya, piezoelektrik juga memiliki respons transient yang tinggi. Keluaran yang dihasilkan komponen ini adalah linear sehingga ideal untuk komponen transduser. Bahkan, alat tersebut juga mampu mendeteksi hingga ukuran mikrodetik.
3. Konsumsi daya relatif rendah
Konsumsi daya memang menjadi perhatian tersendiri untuk beberapa komponen elektronik, termasuk juga piezoelektrik. Menariknya meskipun mampu menghasilkan output yang tinggi, konsumsi dayanya masih tergolong rendah.
4. Ukuran kecil
Kelebihan yang terakhir adalah mempunyai ukuran yang kecil. Dengan ukuran tersebut, maka piezoelektrik bisa diaplikasikan sebagai transduser untuk berbagai perangkat kecil.
5. Sinyal output rendah
Di samping berbagai keunggulannya, piezoelektrik juga memiliki beberapa kekurangan, salah satunya adalah sinyal output yang rendah. Dengan demikian, Anda mungkin akan memerlukan preamp supaya sinyal dapat menjadi lebih tinggi sesuai dengan kebutuhan.
6. Memiliki impedansi tinggi
Sebenarnya hal tersebut tidak bisa dikatakan sebagai kekurangan sepenuhnya. Hanya saja, impedansi tinggi memang akan mengharuskan Anda untuk menambah rangkaian agar sesuai dengan kebutuhan, baik saat dipakai sebagai output maupun input.
Aplikasi Sensor Piezoelektrik
Ada cukup banyak aplikasi dari sensor piezoelektrik pada rangkaian elektronika yang menghasilkan bunyi. Salah satu contoh yang paling sering ditemui adalah bel listrik. Akan tetapi, untuk mendapatkan penjelasan lebih lengkap, silakan simak pembahasan berikut ini.
1. Sebagai Input
Secara umum, piezoelektrik dapat diaplikasikan baik sebagai input maupun output. Sebagai input, komponen ini akan menghasilkan sinyal listrik ketika mendapatkan tekanan. Inilah sebabnya alat tersebut kerap dipakai sebagai sensor tekanan.
Beberapa contoh aplikasi sensor piezoelektrik sebagai input antara lain sensor drum elektrik, multimeter, dan osiloskop. Selain itu, komponen tersebut juga kerap diaplikasikan juga sebagai sensor pendeteksi gelombang sonar.
2. Sebagai output
Selanjutnya, piezoelektrik sebagai output atau buzzer digunakan untuk menghasilkan nada dengan bunyi beep atau variasinya. Dengan ukuran yang cukup kecil dan output audio yang tidak terlalu besar, konsumsi baterainya akan menjadi lebih hemat.
Menariknya, seiring dengan teknologi yang berkembang, teknologi loudspeaker pun mengalami pengembangan dan dipakai di perangkat kecil. Meski begitu, konsumsi baterai dari buzzer yang digunakan tetap masih lebih irit.
Pada umumnya, komponen ini dipakai sebagai buzzer yang mampu menghasilkan suara dengan frekuensi sekitar 1 kHz sampai dengan 20 kHz. Bahkan, untuk rangkaian tertentu bukan tidak mungkin frekuensi yang dijangkau dapat mencapai 50 kHz.
Penggunaan Piezoelektrik
Untuk lebih jelas mengenai aplikasi nyata dari komponen ini, Anda bisa menyimak pembahasan di bagian berikut. Pasalnya, ada cukup banyak penggunaannya yang mungkin kerap ditemui di kehidupan sehari-hari.
1. Sebagai sensor Suara
Kegunaan pertama dari piezoelektrik adalah dijadikan sebagai sensor suara. Hal ini dapat dilihat dari pembuatan mikrofon dengan menerapkan prinsip kejut suara serta mengukur suara melalui ledakan karena tekanan.
Meski begitu, ada satu kelemahan apabila menggunakan sensor suara dari piezoelektrik, yakni kepekaan dalam mengukur kebisingan relatif tinggi. Namun, di sisi lain juga ada kelebihannya seperti dapat diaplikasikan untuk berbagai jenis mikrofon.
2. Aplikasi pada mobil listrik
Piezoelektrik sensor juga sudah dimanfaatkan pada penggunaan mobil listrik. Sensor tersebut dipakai guna mengukur posisi mobil serta gerakannya secara akurat. Selain itu, sensor bisa juga berguna untuk membantu mobil dalam mengatur kinerja mesin menjadi lebih efisien.
3. Aplikasi di bidang konstruksi
Cukup menarik mengingat sensor piezoelektrik juga dapat diaplikasikan pada dunia konstruksi. Sensor tersebut dimanfaatkan guna memantau kondisi struktur sebuah bangunan dan mengukur gerakan secara akurat.
Sensor ini juga mampu memudahkan para ahli konstruksi dalam mengetahui bagaimana kondisi suatu bangunan. Dengan begitu, mereka dapat memastikan bahwa bangunan tersebut masih aman dan kuat.
4. Aplikasi pada robotika
Terakhir dan yang tidak kalah menarik adalah penerapan dalam membuat robot pintar dan fleksibel. Sensor dari piezoelektrik mampu mengukur posisi dan gerakan robot secara akurat. Selain itu, sensor juga dapat membantu mengidentifikasi objek di sekitar.
Dari penjelasan di atas, bisa dikatakan bahwa sensor piezoelektrik mengalami perkembangan yang cukup pesat, dimulai dari awal penemuannya hingga saat ini. Bahkan, bukan tidak mungkin di masa mendatang akan ada aplikasi lain yang lebih canggih dan mampu memudahkan berbagai urusan manusia.