[menuju akhir]
Aplikasi Rangkaian Mengukur Beban
Menggunakan Strain Gauge
berdasarkan gambar pada halaman 999
1.TUJUAN[KEMBALI]
-Mengetahui dan memahami sensor Strain Gauge
-Mampu menjelaskan prinsip kerja sensor Strain Gauge
-Mampu mengaplikasikan sensor Strain gauge pada rangkaian
2.ALAT DAN BAHAN[KEMBALI]
ALAT
- Batrai 5V
Baterai digunakan pada rangkaian ini berfungsi sebagai sumber energi listrik untuk menjalankan rangkaian.
- Alternator
Alternator pada rangkaian sebagai gambaran dari listrik AC dari pusat penyedia listrik.
BAHAN
- Load Cell
Load
cell merupakan sensor gaya yang sering digunakan untuk mengukur
berat.Load cell tersusun dari satu atau lebih strain gauge yang
ditempelkan
pada batang berbahan logam yang berbentuk cincin, dimana strain gauge
digunakan sebagai patokan perubahan pada load cell.
-Resistor
sebagai tahanan dan komponen pasif
- LED biru dan merah
LED disini sebagai output/penanda suatu rangkaian bekerja atau tidak
- Relay
Memiliki fungsi sebagai kontrol saklar (pemutus atau penghubung arus)
3.DASAR TEORI[KEMBALI]
Sensor strain gauge
Strain
gauge merupakan sensor yang dapat mendeteksi tekanan dan gaya. Strain
gauge terdiri dari selembar kertas foil logam tipis, yang dibentuk
sedemikian rupa menjadi benang-benang yang sangat halus. Kertas foil ini
terbungkus seluruhnya oleh lapisan film plastik.
 |
| gambarstruktur strain gauge |
Perubahan
tekanan yang dideteksi Strain gauge akan menyebabkan perubahan
resistansinya. Strain gauge dipasangkan pada objek yang akan diberi
tekanan mekanik. Ketika objek terkena tekanan, kertas foil mengalami hal
yang sama sehingga benang-benangnya akan tertarik memanjang. Ketika hal
ini terjadi, benang-benang tersebut menjadi lebih panjang dan tipis
sehingga tahanan listriknya bertambah. Perubahan nilai tahanan ini
sangat kecil, sehingga diperlukan rangkaian khusus untuk mengukurnya.
Dimana R dapat dicari dengan rumus:
Keterangan:
GF : Gauge Faktor
ΔR : Perubahan resistansi karena pergangan
R : Resistansi tanpa peregangan
ϵ : regangan (strain)
L : panjang bahan
A : luas permukaan bahan
𝘱 : hambat jenis bahan
Jika
panjang (l) suatu bahan berubah maka resitansi bahan tersebut akan
berubah, begitu pula jika luas permukaan (A) yang dilalui arus
listriknya berubah.Sensor strain gauge umumnya diaplikasikan pada
jembatan whetston dan jembatan penimbangan kendaraan. Pada jembatan
Wheatstone persamaan sederhana tegangan pada kabel AB jika jembatan
Wheatstone tidak seimbang adalah sebagai berikut:
 |
| gambar 9. aplikasi strain gauge pada jembatan wheatstone |
Karakteristik
-Memiliki sensitivitas yang cukup tinggi.grafik perubahan resistansi sensor terhadap pembebanan
 |
| gambar 10. grafik resistansi terhadap beban |
-Memiliki ketelitian ± 1µm/m dalam range strain ±10%
-Output selama periode pembacaan relatif tidak bergantung kepada temperature dan parameter lainya
-Strain gauge dan peralatan pendukungnya rendah biaya dan dapat dipakai secara luas.
-Sistem Strain gauge mudah diinstal dan dioperasikan Resistor
Resistor
atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki
nilai hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat arus
listrik yang mengalir melaluinya. Sebuah resistor biasanya terbuat dari
bahan campuran Carbon. Namun tidak sedikit juga resistor yang terbuat
dari kawat nikrom, sebuah kawat yang memiliki resistansi yang cukup
tinggi dan tahan pada arus kuat. Contoh lain penggunaan kawat nikrom
dapat dilihat pada elemen pemanas setrika. Jika elemen pemanas tersebut
dibuka, maka terdapat seutas kawat spiral yang biasa disebut dengan
kawat nikrom.
Satuan Resistor adalah Ohm (simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi listrik. Dalam sejarah,
kata ohm itu diambil dari nama salah seorang fisikawan hebat asal
German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang mencetuskan keberadaan
hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.
Resistor
berfungsi sebagai penghambat arus listrik. Jika ditinjau secara
mikroskopik, unsur-unsur penyusun resistor memiliki sedikit sekali
elektron bebas. Akibatnya pergerakan elektronya menjadi sangat lambat.
Sehingga arus yang terukur pada multimeter akan menunjukan angka yang
lebih rendah jika dibandingkan rangkaian listrik tanpa resistor.
Namun
meskipun misalnya kita menyusun rangkaian listrik tanpa resistor, bukan
berarti tidak ada hambatan listrik didalamnya. Karena setiap konduktor
pasti memiliki nilai hambatan, meskipun relatif kecil. Namun dalam
perhitungan matematis, biasanya kita abaikan nilai hambatan pada
konduktor tersebut, dan kita anggap konduktor dalam kondisi ideal. Itu
berarti besar resistansi konduktor adalah nol.
Simbol dari resistor merupakan sebagai berikut :
LED
LED
adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah dioda
normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi
penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah
struktur yang disebut p-n junction. Pembawa-muatan – elektron dan lubang
mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika
elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih
rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon. 
Relay
RELAY adalah suatu peranti yang bekerja berdasarkan elektromagnetik untuk menggerakan sejumlah kontaktor yang tersusun atau sebuah saklar elektronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya dengan memanfaatkan tenaga listrik sebagai sumber energinya. Kontaktor akan tertutup (menyala) atau terbuka (mati) karena efek induksi magnet yang dihasilkan kumparan (induktor) ketika dialiri arus listrik. Berbeda dengan saklar, pergerakan kontaktor (on atau off) dilakukan manual tanpa perlu arus listrik.
4.PERCOBAAN[KEMBALI]
GAMBAR RANGKAIAN
Prinsip kerja rangkaian
Pada
simulasi ini, strain gauge diganti dengan load cell. Hal ini dilakukan
karena tidak tersedianya strain gauge pada library proteus.Prinsip
kerja strain gauge adalah jika diberikan tekanan dari sebuah benda,
maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan tahanan listriknya akan
berubah. Prinsip kerja load cell adalah selama proses penimbangan akan
menimbulkan reaksi terhadap elemen logam pada load cell yang
mengakibatkan gaya secara elastis. Gaya yang ditimbulkan oleh regangan
ini dikonversi ke dalam sinyal elektrik oleh strain gauge (pengukur
regangan) yang terpasang pada load cell. Sinyal elektrik berupa tegangan
yang dihasilkan strain gauge sangat kecil sehingga dibutuhkan rangkaian
penguat sinyal dengan menggunakan operator amplifier.
Saat
tekanan atau beban yang diberikan berada dalam batas ukur, maka
tegangan yang dihasilkan oleh strain gauge pada load cell lebih kecil
(Vo<4.5 mV). Tegangan ini akan diperkuat menjadi 1000 kali oleh
rangkaian operator amplifier (Vo<4.5 V). Tegangan keluaran dari
operator amplifier akan diteruskan menuju relay, karena tegangan
tersebut tidak memenuhi tegangan minimum untuk mengaktifkan relay maka
lampu tidak menyala karena tidak terhubung dengan alternator
Saat
tekanan atau beban yang diberikan berada luar batas ukur, maka tegangan
yang dihasilkan oleh strain gauge pada load cell lebih besar(Vo>=4.5
mV). Tegangan ini akan diperkuat menjadi 1000 kali oleh rangkaian
operator ampilifier (Vo>=4.5 V). Tegangan keluaran dari operator
amplifier akan diteruskan menuju relay, karena tegangan tersebut
memenuhi tegangan minimum untuk mengaktifkan relay maka lampu akan
menyala karena terhubung dengan alternator.
Prosedur percobaan:
-Siapkan seluruh alat dan bahan yang
akan digunakan di Proteus
-Letakkan semua alat dan bahan pada proteus
-Lalu tekan tombol jalankan -Prinsip
kerja strain gauge adalah jika diberikan tekanan dari sebuah benda,
maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan tahanan listriknya akan
berubah.
-Prinsip kerja load cell adalah selama proses penimbangan akan
menimbulkan reaksi terhadap elemen logam pada load cell yang
mengakibatkan gaya secara elastis.
-Gaya yang ditimbulkan oleh regangan
ini dikonversi ke dalam sinyal elektrik oleh strain gauge (pengukur
regangan) yang terpasang pada load cell.
-Sinyal elektrik berupa tegangan
yang dihasilkan strain gauge sangat kecil sehingga dibutuhkan rangkaian
penguat sinyal dengan menggunakan operator amplifier.-Saat
tekanan atau beban yang diberikan berada dalam batas ukur, maka
tegangan yang dihasilkan oleh strain gauge pada load cell lebih kecil
(Vo<4.5 mV).
-Tegangan ini akan diperkuat menjadi 1000 kali oleh
rangkaian operator amplifier (Vo<4.5 V). -Tegangan keluaran dari
operator amplifier akan diteruskan menuju relay, karena tegangan
tersebut tidak memenuhi tegangan minimum untuk mengaktifkan relay maka
lampu tidak menyala karena tidak terhubung dengan alternator
-Saat
tekanan atau beban yang diberikan berada luar batas ukur, maka tegangan
yang dihasilkan oleh strain gauge pada load cell lebih besar(Vo>=4.5
mV).
-Tegangan ini akan diperkuat menjadi 1000 kali oleh rangkaian
operator ampilifier (Vo>=4.5 V). -Tegangan keluaran dari operator
amplifier akan diteruskan menuju relay, karena tegangan tersebut
memenuhi tegangan minimum untuk mengaktifkan relay maka lampu akan
menyala karena terhubung dengan alternator.
6.VIDEO[KEMBALI]
7. DOWNLOAD FILE [KEMBALI]
Link HTML DOWNLOAD
File Rangkaian Proteus DOWNLOAD
Link Video DOWNLOAD
Datasheet Strain Gauge DOWNLOAD
[menuju awal]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar