Penghasil Listrik Dari Getaran?
Liat deh Sob, biola itu kan alat musik akustik ya, kok suaranya bisa keluar di pengeras suara padahal tidak ada mikrofon? Jangan bingung, ternyata untuk mengeraskan suara alat musik ada alat lain yang bisa dipakai selain mikrofon loh. Untuk mengubah suara instrumen akustik agar bisa menjadi sinyal digital yang bisa diputar melalui pengeras suara, salah satu alat yang dapat digunakan adalah piezoelectric pickup. Piezoelectric pickup adalah alat yang mampu mengubah suara instrumen akustik menjadi sinyal listrik menggunakan material yang disebut material piezoelektrik.
Material piezoelektrik adalah material yang mampu menghasilkan muatan listrik sebagai respons terhadap tegangan mekanik. Kata “piezoelektrik” sendiri berasal dari kata Yunani “piezein” yang artinya meremas atau menekan, dan “piezo” yang artinya mendorong. Salah satu karakteristik unik dari efek piezoelektrik adalah sifatnya yang reversibel. Material yang menunjukkan efek piezoelektrik secara langsung (mampu menghasilkan listrik ketika diberikan tegangan) juga akan mampu menghasilkan tegangan ketika diberikan medan listrik.
Mekanisme Kerja
Ketika material piezoelektrik berada di bawah tegangan mekanik, terdapat perpindahan posisi muatan positif dan negatif yang terdapat di material sehingga muncul medan listrik. Ketika kondisinya dibalik, medan listrik dari luar mampu meregang atau menekan material piezoelektrik tersebut. Ada banyak material baik alami atau buatan manusia yang mampu menunjukkan sifat piezoelektrik. Contoh material piezoelektrik alami adalah kuarsa, gula tebu, garam Rochelle, topaz, dan tulang. Contoh material piezoelektrik buatan manusia adalah barium titanat serta timbal zirkonat titanat. Kembali lagi ke piezoelectric pickup, bagaimana kah cara kerjanya? Lalu, apa bedanya dengan mikrofon?
Pickup Piezoelektrik vs Mikrofon
Pickup merupakan transduser, yaitu alat yang mampu mengonversikan getaran dari alat musik menjadi sinyal listrik. Piezoelectric pickup adalah pickup yang paling umum digunakan untuk alat musik akustik. Pickup jenis ini mengubah gerakan fisik dari benda padat, seperti getaran di badan gitar atau getaran senar pada bridge biola, menjadi sinyal listrik berkat adanya material piezoelektrik. Sinyal listrik ini kemudian disampaikan pada pengeras suara yang mampu mengubahnya kembali menjadi suara. Sementara itu, mikrofon adalah transduser yang mengubah gerakan udara menjadi sinyal listrik. Dalam mikrofon terdapat membran konduktif tipis yang terletak di depan plat yang dialiri listrik. Membran tersebut dapat digerakkan oleh gelombang suara dan mengubahnya menjadi sinyal listrik.
Selain dalam pickup, material piezoelektrik juga dapat ditemukan di berbagai aplikasi loh Sob! Aplikasi material piezoelektrik yang paling terkenal adalah pemantik api elektrik. Dengan menekan tombol pada pemantik api elektrik, sebuah palu dengan pegas akan memukul kristal piezoelektrik, menghasilkan arus listrik dengan tegangan tinggi. Tegangan listrik ini mampu mengalir melewati celah yang sempit dan menyalakan bahan bakar. Peralatan sonar juga bergantung pada sensor piezoelektrik untuk memancarkan dan menerima sinyal ultrasonik di kisaran 50–200kHz. Selain memiliki respons frekuensi yang ideal untuk aplikasi tersebut, transduser piezoelektrik mempunyai densitas daya yang tinggi sehingga energi akustik yang tinggi bisa ditransmisikan dari benda yang kecil. Sebagai contoh, transduser dengan ukuran hanya 4 inci (100 mm) mampu menangani daya keluaran yang lebih besar dari 500 watt.
Apakah Sobat Solid tahu aplikasi lain dari material piezoelektrik? Berikan komentar di bawah ya!
Penulis
Joses Sebastian (Teknik Material ITB 2018)
Daniel Tulus Lumban Tobing (Teknik Material ITB 2018)
Editor
Edbert Wing Hanitio (Teknik Material ITB 2018)
Referensi
https://www.nanomotion.com/nanomotion-technology/piezoelectric-effect/
https://hazeguitars.com/blog/acoustic-power-the-magic-of-piezoelectricity
https://www.denverfolklore.com/module/news/9917/pickups-101-how-they-work-and-who-needs-one
https://www.neumann.com/homestudio/en/what-is-a-condenser-microphone
https://learnmech.com/what-is-piezoelectricity-application-of-piezoelectricity/
