BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Smartphone saat ini sudah bukan lagi menjadi barang mewah, hal ini

dikarenakan inovasi yang terus menerus dari pihak vendor smartphone dan mobile

OS sehingga harga smartphone makin terjangkau bagi kalangan umum .Harganya

sudah dibawah 2 juta bahkan beberapa smartphone merek cina dibandrol dibawah

satu juta dengan fitur yang hampir sama dengan merek terkenal.

Makalah ini akan membahas tentang teknologi sensor dibalik smartphone,

suatu device disebut smart karena dia mempunyai kelebihan lain dibanding device

sejenis. Device smart biasanya terdapat sensor didalamnya, bahkan makin hari makin

banyak pula sensor yang dibenamkan. Teknologi yang sedang menjadi trending topic

di era ini adalah dengan diluncurkannya seri Samsung terbaru yaitu Samsung Galaxy

S4. Beberapa fitur menarik di dalamnya semakin mempermudah pengguna

smartphone ini untuk melakukan berbagai aktifitas.

Salah satu fitur yang dimiliki Samsung Galaxy S4 adalah Air Gesture. Air

Gesture ini memungkinkan pengguna mengoprasikan gadget tanpa menyentuhnya.

Jadi hanya dengan menggunakan gerakan tangan seperti megusap di atas layar saja,

handphone ini bisa merespon sesuai dengan keinginan pengguna. Air Gestur ini

menerapkan prinsip fisika yaitu sensor gerak yang nantinya akan di bahasi dalam

makalah ini.

Selain itu juga smartphone saat ini telah dilengkapi dengan fitur autorotation

yang dapat membuat tampilan pada smartphone dapat menyesuaikan dengan arah

putar smartphone tersebut. Prinsip fisika dalam autorotation ini juga nantinya akan di

bahas lebih lanjut dalam makalah ini .

B. Tujuan

1. Mahasiswa mengetahui konsep fisika yang di terapkan pada fitur Air Gesture

Galaxy S4 dan juga prinsip kerjanya.

2. Mahasiswa mengetahui konsep fisika yang di terapkan pada fitur autorotation

smartphone dan prinsip kerjanya.

C. Rumusan Masalah

1. Konsep fisika apakah yang mendasari fitur Air Gesture pada Samsung

Galaxy S4?

2. Bagaimana prinsip kerja yang diterapkan pada fitur tersebut ?

3. Konsep fisika apakah yang mendasari fitur Autorotation pada smartphone ?

4. Bagaimana prinsip kerja yang di terapkan pada fitur tersebut ?

BAB II

PEMBAHASAN

A. Air Gesture Samsung Galaxy S4

G-Sensor adalah singkatan dari Gesture Sensor , di artikan sebagai Sensor

Gerak. Detektor gerakan adalah kumpulan perangkat yang berisi sensor elektronik

yang mendeteksi perubahan kondisi berdasarkan pergerakan di dalam bidang

pandang. Pada dasarnya ada tiga jenis sensor yaitu :

1. sensor infra merah pasif ( mendeteksi panas tubuh )

2. Sensor ultrasonic ( mengirimkan gelombang dan menangkap gelombang

pantul untuk mendeteksi adanya gerakan )

3. sensor mikrowave ( mengirimkan sinyal microwve dan menangkap

pantulannya dari obyek bergerak )

Agar lebih akurat, maka sensor tersebut dipakai lebih dari satu agar tidak terjadi

kesalahan pembacaan data, misalkan gerakan yang ditangkap bisa kacau karena panas

tubuh akan tidak terdeteksi jika orang berada dekat api, maka dipakai juga sensor

ultrasonic.

Pada smartphone Samsung Galaxy S4 digunakan infrared gesture sensor ,

dimana sensor ini memungkinkan pengguna untuk tidak menyentuh layar ketika

mengangkat telepon, melihat gambar , dll .

Konsep fisika pada air gesture menerapkan konsep gelombang , dimana gelombang

yang dimanfaatkan adalah gelombang elektromagnetik .

Pada rangkaian pemancar dalam hal ini adalah InfraRed (IR) LED. Tugas kita

hanya pengaturan supaya led inframerah menyala dan tidak kekurangan atau

kelebihan daya. Pada rangakaian penerima, silikon berfungsi sebagai alat sensor yang

berguna merasakan adanya perubahan intensitas cahaya inframerah. Pada saat cahaya

inframerah belum mengenai silikon, maka silikon bersifat bagai saklar terbuka

sehingga transistor berada pada posisi cut off (terbuka). Dan ketika target mengenai

sensor maka intensitas cahaya inframerah akan berubah. Dengan adanya perubahan

intensitas inilah yang dijadikan konsep dasar dari sensor ini.

f=c/λ 

λ=c/f 

T=1/f=λ/c 

Keterangan :

f            : frekuensi (Hz)

λ           : Panjang gelombang

c           : Kecepatan cahaya (299.792.458 m/detik)

T           : waktu yang digunakan gelombang mencapai satu periode

Prinsip kerja air gesture

Pada gambar di atas ditunjukkan susunan dasar untuk sistem pengenalan gerakan

touchless ( tanpa sentuhan ) dalam sistem. InfraRed sensor mengirim sinyal ke sensor

pengenalan, berupa "gerakan tangan”. Ketika tangan itu melambai di atas sensor,

transmisi sinyal InfraRed akan tercermin oleh tangan dan kembali ke InfraRed

penerima . Tergantung pada dimana penerima InfraRed menerima sinyal pertama dan

terakhir, algoritma yang berada dalam sistem sensor pengenalan memahami gerakan

tangan tersebut dan mengirim sinyal kontrol untuk tampilan pada layar monitor

melalui sistem ECU.

Gambar dibawah ini adalah contoh hasil pengamatan percobaan InfraRed gesture

sensor , dimana menunjukkan adanya perbedaan intensitas yang diterima saat adanya

gerakan tangan yang berbeda.

B. Auto Rotation pada Smartphone

Pada smartphone akan dijumpai fitur Autorotation , fitur ini digunakan pada

smartphone dengan layar mendominasi . Seperti halnya pada Air gesture ,

Autorotation juga menggunakan sensor . Ada dua jenis sensor pada fitur ini yaitu

sensor Accelerometer dan sensor Gyroscope .

Prinsip kerja kedua sensor ini hampir sama yaitu untuk mendeteksi rotasi sebuah

device. Bedanya, pada accelerometer dipengaruhi oleh gravitasi, sedangkan pada

gyroscope tidak dipengaruhi oleh gravitasi.

pada smartphone tidak harus menggunakan kedua sensor itu . Bisa jadi hanya

satu sensor yang dipakai . Tetapi sekarang telah dikembangkan Autorotation

menggunakan perpaduan antara kedua sensor tersebut . Dalam makalah ini akan

dijelaskan tentang konsep fisika , gambar dan prinsip kerja alat yang menggunakan

sensor accelerometer maupun sensor gyroscope.

a. Gyroscope

Gyroscope adalah sensor gyro untuk menentukan orientasi gerak dengan

bertumpu pada roda atau cakram yang berotasi dengan cepat pada sumbu.Jadi

bagaimana dengan Gyro sensor? Gyro sensor bisa mendeteksi gerakan pengguna.

Bisa dibayangkan sebuah dalam game pertempuran, sebelum ini bila ingin melihat

situasi sekeliling, kita akan menyapu layar searah terus menerus untuk berputar,

dengan gyro sensor ini kita cukup memutar handphone seperti benar-benar melihat

sekeliling. Atau bila melihat sebuah obyek 3D , cukup berputar untuk melihat setiap

sudut obyek tersebut. Tentu ini adalah sebuah metode yang menghasilkan

pengalaman seolah nyata.

Gyroscope memiliki output yang peka terhadap kecepatan sudut. Dari arah

sumbu x yang nantinya akan menjadi sudut phi (roll), dari sumbu y nantinya menjadi

sudut theta (pitch), dan sumbu z nantinya menjadi sudut psi(yaw).

Secara sederhana, gyroscope tersusun atas roda atau piringan yang bebas

berputar pada batang di porosnya. Pada gyroscope yang sedang tidak berputar, jika

kita taruh ujung batang pada tali ataupun ujung tiang penyangga, maka gyroscope

akan jatuh secara rotasi dengan ujung batang sebagai porosnya. Namun, jika piringan

atau roda pada gyroscope berputar, kita akan melihat fenomena dimana gyroscope

akan berusaha mempertahankan orientasinya seberapapun gaya yang diberikan pada

gyroscope.

Konsep fisika pada gyroscope menggunakan konsep hukum kekekalan momentum

anguler .

Hukum kekekalan momentum sudut

“ jika tidak ada momen gaya luar yang bekerja pada benda , maka momentum sudut

benda adalah tetap “

Giroskop menunjukkan stabilitas yang luar biasa keseimbangan dan

mempertahankan arah kecepatan sumbu rotasi tinggi rotor pusat pada kecepatan

tinggi. Implikasi dari kekekalan momentum sudut adalah bahwa momentum sudut

rotor mempertahankan tidak hanya besarnya tetapi juga arah dalam ruang tanpa

adanya torsi eksternal. .

Pada gambar ( a) , gaya pada giroskop yang berputar adalah beratnya dan gaya

pendukung dari tempat berdirinya . Gaya ini menciptakan torsi horizontal pada

giroskop , yang membuat perubahan momentum sudut ΔL yang juga horisontal .

Pada gambar ( b ) , ΔL dan L bertambah untuk menghasilkan momentum sudut baru

dengan besar yang sama , tapi arah yang berbeda , sehingga presesi giroskop ke arah

yang ditunjukkan, bukannya terjatuh .

Prinsip kerja giroskop

Pada dasarnya merupakan prinsip kekekalan momentum sudut. Satu dari

beberapa hukum dasar mengenai kekekalan energi. Jika suatu giroskop berputar,

maka ia mempunyai vektor arah dan kecepatan. Sekali ia berputar, maka gangguan

dari luar hanya akan mempengaruhi sementara, lalu giroskop menyeimbangkan

dirinya kembali. Hanya pada prakteknya kekekalan energi ini tidak berlaku karena

terdapat friksi pada bantalan girioskop. Efek giroskop bisa dijelaskan seperti berikut.

Jika ada suatu benda memiliki momen pada satu arah tertentu dan ada momen

gangguan datang(momen kedua), maka akan muncul (efek) momen ketiga yang akan

menyeimbangkan, sehingga benda tetap pada kondisi semula. Hal ini juga berlaku

pada prinsip kerja Autorotation dengan menggunakan sensor gyroscope.

b. Accelerometer

Accelerometer adalah suatu alat atau transuder untuk mendeteksi dan

mengukur getaran (vibrasi),mengukur percepatan akibat gravitasi (inklinasi) dan

mengukur percepatan sehingga dapat mendeteksi adanya perubahan posisi

device/perangkat dan berapa banyak perubahan itu terjadi. Sensor accelerometer

mengukur percepatan akibat gerakan benda yang melekat padanya. Accelerometer 

peka terhadap gerak linier terhadap 3 sumbu gerakan yakni kanan-kiri, atas-bawah

dan depan belakang

Konsep fisika pada accelerometer menggunakan konsep pegas.

Misalkan accelerometer ini dalam lift stasioner dan non - percepatan.

Gaya total harus menjadi vektor nol karena massa tidak dipercepat . Gaya yang

diberikannya berkaitan dengan jumlah pegas meregang . Ini disebut hukum Hooke

dan dapat ditulis sebagai :

Vektor delta s adalah bentangan . Tanda negatif mengatakan bahwa gaya pegas

dalam arah yang berlawanan sebagai peregangan pegas. k adalah konstanta pegas ,

atau ukuran seberapa kaku pegas . Jadi, sekarang misalkan lift mempercepat.

Diagram benda bebas sekarang akan menjadi :

Dalam penjelasan ini juga dimasukkan vektor untuk perpindahan massa (stretching )

dan vektor untuk percepatan . Untuk jenis accelerometer , Anda akan mengukur

jumlah peregangan . Dari itu ( massa dan konstanta pegas , yang tidak berubah ) Anda

bisa menentukan percepatan . Dalam arah vertikal , persamaan gaya akan :

Berikut delta s adalah negatif ( karena membentang ke bawah) . Hal ini membuat

gaya pegas dalam arah yang positif .

Perhatikan bahwa jika Anda memegang secara horisontal semi - accelerometer

bukannya vertikal , itu akan memberikan pembacaan yang berbeda . Accelerometer

tidak tahu perbedaan antara percepatan dan gaya gravitasi . ( Kesetaraan Prinsip

Einstein mengatakan bahwa efek gravitasi adalah sama sebagai kerangka acuan

percepatan ) .

Prinsip Kerja Accelerometer

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 akan menangkap perubahan pada posisi pada

dimensi x, y dan z. Dengan menangkap perubahan itu kita dapat memasukkan kode

yang bereaksi pada perubahan tertentu. Sumbu pada device tidak berubah ketika

orientasi (portraint dan landscape) dari device berubah. Sumbu Y akan selalu berada

menuju ke atas-bawah dari device, tegak lurus tiga hardware button, sumbu X selalu

berada dari sisi ke sisi searah dengan tiga hardware button dan sumbu Z merupakan

sumbu maya yang menembus device jika kita memegang device dan melihat ke arah

device.