Makalah Sensor Strain Gauge Andi Hermawan 03.50 Makalah 03.50 Makalah BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peningkatan kebutuhan pengukuran kekuatan logam untuk menahan beban baik dalam skala bangunan maupun pada skala laboratorium memerlukan suatu alat yang memadai dan lebih akurat. Pengukuran kekuatan kekuatan logam meliputi pengukuran pengukuran sebuah gaya, gaya, kuat lentur dan regangan logam. Pengukuran kelenturan bahan secara manual dapat menggunakan instrumen dial indikator yaitu sebatang logam dimana kedua ujung logam diklem dan kemudian diletakkan sejajar dengan beban yang diberikan pada batang logam (Halliday, 1997). Ada beberapa sensor yang dapat mengindera besaran fisis seperti tekanan dan gaya yaitu sensor strain gauge, sensor load cell, sensor piezoresistif serta sensor piezoelektrik. Beberapa sensor sering digunakan dalam pembuatan alat ukur massa, tekanan dan gaya. Penggunaan sensor piezoelektrik, piezoresistif dan load cell sebagai sensor gaya, tekanan dan berat kurang cocok untuk alat ukur regangan logam karena perancangan yang cukup sulit. Sensor strain gauge cukup murah dan mudah untuk didapat serta cakupan yang cukup luas dalam pengukuran dan dapat digunakan lebih dari satu buah untuk meningkatkan sensitifitas dalam pengukuran pengukuran
(Fahrizal, 2004). Beberapa kelebihan dari sensor strain gauge dapat
dilihat dari bentuk yang lebih sederhana dengan massa yang dapat diabaikan dan ukurannya yang kecil, sehingga tidak menimbulkan interferensi (gangguan pengaruh luar) pada tegangan dalam spesimen sensor, memiliki kepekaan yang yang tinggi terhadap frekuensi sehingga sehingga dapat digunakan untuk menelusuri rambatan fluktuasi tegangan yaitu sensitif terhadap getaran yang terjadi pada logam.
Sensor
ini
memungkinkan untuk
melakukan
pengukuran pada
sejumlah titik secara bersamaan dan pengukuran jarak jauh karena dilengkapi dengan penyambungan yang panjang. Keluaran sensor strain gauge berupa sinyal elektrik berupa tegangan analog yang dapat memudahkan dalam pengolahan data (Dieter, 1988). Pada penelitian yang akan dilakukan digunakan dua buah sensor yang dirangkai secara dummy jembatan Wheatstone sebagai pengindera dari tekanan pada bahan yang akan diuji. Penggunaan dua buah sensor diperkirakan dapat mengurangi biaya dan meningkatkan efisiensi. Oleh karena itu, penulis merasa tertarik untuk membahas tentang Strain Gauge.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan Latar Belakang yang telah dipaparkan, maka rumusan masalah makalah ini sebagai berikut. 1. Apa pengertian Strain Gauge? 2. Apa saja macam-macam Strain Gauge? 3. Bagaimana prinsip atau cara kerja Strain Gauge? 4. Bagaimana aplikasi yang menggunakan Strain Gauge ?
1.3. Manfaat
1. Mahasiswa dapat memahami pengertian serta prinsip kerja Strain Gauge 2. Mahasiswa dapat mengetahui macam-macam Strain Gauge 3. Mahasiswa dapat mengetahui bagaimana implementasi Strain Gauge
BAB II PEMBAHASAN 2.1. Pengertian Strain Gauge
Strain Gauge adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur tekanan (deformasi atau strain). Alat ini berbentuk foil logam atau kawat logam yang bersifat insulatif (isolasi) yang ditempel pada benda yang akan diukur tekanannya, dan tekanan berasal dari pembebanan. Prinsipnya adalah jika tekanan pada benda berubah, maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan tahanan listrik alat ini akan berubah. Perubahan tahanan listrik ini akan dimasukkan kedalam rangkaian jembatan Whetstone yang kemudian akan diketahui berapa besar tahanan pada Strain Gauge. Sensor strain gauge pada umumnya adalah tipe metal-foil, dimana konfigurasi grid dibentuk oleh proses photoeching. Karena prosesnya sederhana, maka dapat dibuat bermacam macam ukuran gauge dan bentuk grid. Untuk macam gauge yang terpendek yang tersedia adalah 0,20 mm; yang terpanjang adalah 102 mm. Tahanan gauge standard adalah 120 mm dan 350 ohm, selain itu ada gauge untuk tujuan khusus tersedia dengan tahanan 500, 1000, dan 1000 ohm. Sg adalah factor gauge atau konstanta kalibrasi untuk gauge. Factor Sg selalu lebih kecil dari sensitivitas alloy metallic Sa karena konfigurasi grid dari gauge dengan konduktor transverse lebih kecil responsifnya ke strain axial dari pada konduktor lurus uniform.
Pengukuran ketegangan menggunakan strain gauge dilakukan dengan menempatkan strain gauge pada rangkaian jembatan. Dalam prakteknya, orde pengukuran strain tidak lebih dari milistrain (e x 10-3), oleh karena itu pengukuran ketegangan memerlukan pengukuran yang sangat akurat dari perubahan yang sangat kecil dari resis tansinya. Nilai perubahan tahanan pada strain gauge yang mengalami perubahan tekanan tidak signifikan,sehingga untuk dapat memberikan perubahan nilai elektrik maka perubahan tahanan pada strain gauge ini dimasukan ke dalam rangkaian jembatan wheatstone
1.1. Macam-macam Strain Gauge
Sensor gaya muatan Berfungsi untuk mengubah gaya, beban, torsi dan regangan menjadi resistansi/hambatan. Sensor ini terbuat dari kawat tahanan tipis berdiameter sekitar 1 mm. Kawat tahanan yang biasa digunakan adalah campuran dari bahan konstantan (60 % Cu dan 40 % Ni). Kawat tahanan ini dilekatkan pada papan penyangga membentuk strain gauge dengan tipe-tipe:
a. Bonded strain gage Susunan kawat tahanan di dalamnya berliku-liku sehingga memudahkan pendeteksian terhadap gaya tekanan yang tegak lurus dengan arah panjang lipatan kawat, karena tekanan akan menarik kabel sehingga meregang. Dengan meregannya starin gage, maka terjadi perubahan resistansi kawat
b. Unbonded strain gage Jenis strain gage yang dibentuk dengan kawat tahanan yang terpasang lurus dan simetris. Jika papan atau rangka mendapat tekanan dari luar, maka resistansinya akan bertambah
2.2. Prinsip kerja Strain Gauge
Sensor strain gauge adalah grid metal-foil yang tipis yang dilekatkan pada permukaan dari struktur. Apabila komponen atau struktur dibebani, terjadi strain dan ditransmisikan ke foil grid. Tahanan foil grid berubah sebanding dengan strain induksi beban. Sensor strain gauge pada umumnya adalah tipe metal-foil, dimana konfigurasi grid dibentuk oleh proses photoeching. Karena prosesnya sederhana, maka dapat dibuat bermacam macam ukuran gauge dan bentuk grid. Untuk macam gauge yang terpendek yang tersedia adalah 0,20 mm; yang terpanjang adalah 102 mm. Tahanan gauge standard adalah 120 mm dan 350 ohm, selain itu ada gauge untuk tujuan khusus tersedia dengan tahanan 500, 1000, dan 1000 ohm. Gaya yang diberikan pada suatu benda logam (material ferrit / konduktif), selain menimbulkan deformasi bentuk fisik juga menimbulkan perubahan sifat resistansi elektrik benda tersebut. Dengan menempelkan jenis material tersebut pada suatu benda uji (specimen) menggunakan suatu perekat yang isolatif terhadap arus listrik, maka material tadi akan menghasilkan adanya perubahan resistansi yang nilainya sebanding terhadap deformasi bentuknya.
Apabila ada gaya akan mengubah nilai resistansinya, perubahan resistansinya sesuai dengan gaya yang diberikan. Prinsip dasar dari penggunaan hambatan listrik strain gauge merupakan fakta bahwa hambatan dari perubahan kawat sebagai fungsi tegangan, meningkat dengan tekanan dan menurun dengan adanya pemampatan. Perubahan dalam hambatannya diuur dengan menggunakan rangkaian jembatan Wheatstone. Strain gauge terikat pada spesimen dan kemudian pengukur (gauge) dikenanan pada tekanan yang sama sebagaimana spesimen yang sedang dalam pengujian (U.A.Bakshi, 2008). 2.3. Aplikasi Strain Gauge
Secara umum, aplikasi dari strain gauge digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan tekanan pada suatu materi uji. Strain gauge sering digunakan dalam penelitian teknik mesin dan pengembangan untuk mengukur tekananan yang dilakukan oleh mesin. Pengujian komponen pada pesawat merupakan salah satu area penggunaannya, berbagai komponen penting dari rangka pesawat menggunakan strain gauge untuk menguji ketahanannya terhadap tekanan (Carpenter, 2008). Aplikasi lain dari strain gauge juga dapat ditemukan dalam bidang biomedis. Beberapa contoh aplikasinya antara lain: dapat digunakan sebagai untuk mengukur kontraksi otot
kardia secara kontinyu, dapat digunakan untuk mengukur tekanan darah untuk mengetahui abnormalitas dari kardiovaskular, untuk mengukur laju pernapasan, dan juga secara luas dikembangkan untuk mendeteksi tekanan yang cocok dalam melakukan pemasangan anggota tubuh buatan (C. Raja Rao, 2000). Aplikasi lain strain gauge : 1. Digunakan pada pengkur berat badan digital 2. Timbangan Digital pada kapasitas berat yang diangkut oleh bus, truck, dll. 3. Mengukur batas maksimal tumpangan pada lift Misal :
Pada Timbangan Digital pada kapasitas berat yang diangkut oleh bus, truck, dll. Sensor
ini dapat di pasang di kenadaran bermotor seperti, motor, mobil, truck ataupun bus. Karena banyak kendaraan bermotor tidak menaati peraturan dalam berkendara. Biasanya mereka membawa beban dalam kendaraannya melebihi yang standart kendaraan yang seharusnya. Itu mengakibatkan dapat terjadinya keolengan kemudian terjadi kecelakaan. Untuk menghindari hal tersebut dapat kita dapat memasangkan sensor ini. Jika terjadi kelebihan muatan kendaraan tersebut akan berbunyi dengan keras, dan mesin tidak dapat dihidupkan.
Pada pengukura batas maksimal tumpangan pada lift
Dalam sebuah lift, biasanya dibatasi berat maksimal bila ingin menggunakan lift. Alat ini bekerja dengan cara apabila kita memasuki lift, maka alat ini akan menampilkan jumlah berat total orang yang memasuki lift.
Alat ini di namai dengan Strain Gage Motor alias SGM. Timbangan Digital pada
Permukaan Motor, hal ini berguna untuk mencegah motor ditumpangi melebihi kapasitas berat tumpangan. Karena angka digital memiliki tingkat presisi yang teliti. Sehingga Motor tidak akan bisa digunakan selama indikator timbangan digital belum menizinkan
BAB III PENUTUP
3.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat ditarik dari pembahasan diatas adalah : 1.
Strain Gauge adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur tekanan (deformasi atau strain). Alat ini berbentuk foil logam atau kawat logam yang bersifat insulatif (isolasi) yang ditempel pada benda yang akan diukur tekanannya, dan tekanan berasal dari pembebanan.
2.
Sensor gaya muatan dan berat merupakan sensor fisika yang mengubah gaya, beban, torsi dan regangan menjadi resistansi/hambatan. Contoh aplikasinya bias diterapkan pada timbangan.
3.
Prinsipnya adalah jika tekanan pada benda berubah, maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan tahanan listrik alat ini akan berubah. Perubahan tahanan listrik ini akan dimasukkan kedalam rangkaian jembatan Whetstone yang kemudian akan diketahui berapa besar tahanan pada Strain Gauge
3.2. Saran
Saran yang dapat kami sampaikan adalah agar dalam semua pembaca dapat menjadikan makalah ini sebagai acuan untuk penambahan wawasan ilmu di bidangnya. Untuk itu, kami sangat mengharapkan adanya pengembangan atas pembuatan makalah ini DAFTAR PUSTAKA
Bentley, J. P. (2005). Principles of Measurement Systems Fourth Edition.
Malaysia: Prentice Hall.
C. Raja Rao, S. K. (2000). Principles of Medical Electronics and Biomedical Instrumentation. India: Universities Press.
Carpenter, R. D. (2008). Fundamentals of Instrumentation Course. United State: Integrity Institute of Technology.
Fraden, J. (2004). Handbook of Modern Sensors Physics Design and Application Third Edition. New York: Springer
http://fajarsetiawan1994.blogspot.co.id/2014/03/sensor-mekanis-strain-gage.html/
(diakses
pada 25 Oktober 2016)
http://m-edukasi.net/online/2008/jenissensor/sensor%20gaya%20dan%20fungsinya.html (diakses pada 25 Oktober 2016)
