Dua Semester yang lalu waktu mengambil mata kuliah ‘Teknologi Sensor’, Kami dapat tugas kelompok dari Pak AN (dosen kami) : Rancanglah sebuah Sistem Instrumentasi, terserah mau pakai teknologi apa dan digunakan untuk apa.

Ide kami waktu itu seperti ini :

Posisi (x) adalah integrasi dari kecepatan(v) terhadap waktu(t), dan kecepatan(v) adalah integrasi dari akselerasi (a) terhadap waktu(t). Atau, untuk a yang konstan selama t :

x = vo (t) + (0.5) (a) (t^2)

persamaan di atas dapat diterapkan dalam 3 dimensi, artinya akselerasi di sumbu x digunakan untuk menghitung perpindahan ke kiri-kanan, di sumbu y untuk atas-bawah, dan di sumbu z untuk depan-belakang, sehingga kita dapatkan posisi dalam ruang 3D (x,y,z).

Nah, ini bisa dijadikan prinsip navigasi !. Dengan mengukur akselerasi di sumbu x,y, dan z (dengan resolusi dan ketelitian yang cukup) kita bisa hitung perpindahan kita dari posisi awal dalam ruang 3D selama selang waktu t.

Mengapa Mengukur Akselerasi?

Anda mau ukur jarak langsung bagaimana caranya? pakai patok dan penggaris? pakai odometer seperti di mobil? kalau odometer mobil anda menunjukkan 100km, apakah artinya anda bergerak 100km ke utara? selatan? timur? atau naik-turun membentuk segitiga sehingga kalau ditarik garis lurus hanya 50 km? Kalau anda pejalan kaki atau pendaki gunung, odometernya mau ditaruh dimana?

Akselerometer (sensor akselerasi) telah berkembang menjadi semakin kecil dan akurat, terimakasih kepada teknologi semikonduktor. Salah satu tipe akselerometer yang populer adalah kelas MEMS (Micro Electro-Mechanical System) dengan ukuran sebesar chip kartu telepon.

Bukannya Navigasi Harusnya Pakai GPS?

Iya benar, tapi GPS kan sangat tergantung dengan ’service’nya satelit, sedangkan satelit2 navigasi itu kan punya Amerika semua… Saya cuma membayangkan betapa bagusnya kalau Anda punya alat navigasi sebesar handphone yang tidak tergantung satelit, tidak terhalang gedung atau kanopi di hutan…

Ternyata setelah mempelajari lebih lanjut..

Apa Nama Perangkat Navigasi yang Menggunakan Akselerometer Ini ?

Inertial Navigation System (INS), yaitu sistem navigasi yang memanfaatkan fenomena inersial dari benda yang bergerak. Sebuah INS terdiri dari akselerometer dan gyrometer untuk sumbu x,y,z.

Gyrometer mengukur sudut rotasi kerangka xyz terhadap pusat bumi (bayangkan, kalau perangkat di atas dimiringkan, maka sumbu x,y,dan z nya berubah arah) kemudian menghitung transformasi untuk membuat kerangka xyz kembali tegak. Berikut prinsip kerja INS :

Tapi Kenapa Tidak Ada Orang yang Pakai INS?

Ada, sekarang digunakan secara komplementer (saling melengkapi) dengan GPS atau Sistem LBL untuk pekerjaan survey hutan dan konstruksi di laut. Untuk survey hutan yang tertutup kanopi, sinyal dari GPS seringkali tertutup (GPS memerlukan ‘terlihatnya’ minimal 2 satelit untuk menentukan posisi.

Navigasi dalam pekerjaan konstruksi laut seringkali menggunakan LBL untuk menentukan posisi eksak kapal-kapal terhadap posisi referensi. LBL adalah sekumpulan transponder akustik (gelombang suara) yang dipasang di tempat-tempat yang sudah diketahui posisi/koordinatnya. Posisi/koordinat kapal dihitung dengan membandingkan waktu pantulan gelombang akustik dari beberapa transponder. Jika digunakan INS, jumlah transponder yang diperlukan dapat dikurangi.

Kenapa Digunakan Secara Komplementer? Kenapa Tidak INS Saja Bekerja Sendiri?

Karena ketelitian akselerometer dan gyrometer yang tersedia masih terlalu buruk untuk memungkinkan INS bekerja sendirian. Sangat buruk.

Apa Hubungannya dengan Monopoli Amerika Seperti Kata Judul?

Amerika punya INS dengan ketelitian yang baik, mereka gunakan untuk navigasi Cruise Missile, Tactical Missile, Torpedo, Autonomous Submarine, Flight Control, dan dengar-dengar untuk navigasi personel daratnya. Amerika membatasi impor produk teknologi tertentu, termasuk gyrometer dan akselerometer dengan tingkat ketelitian di atas 1deg 200m/hr, yang dianggap membahayakan atau bisa membuat (militer) mereka tersaingi. Produk-produk semacam ini diawasi oleh Directorate of Defense Trade Controls (DDTC).

sumber gambar :

Integrated Inertial Positioning Systems. Some facts, some editorial and some biased opinions. Zupt, LLC