MENDETEKSI BERAT
BENDA PADA SEBUAH OBJEK
1. Tujuan [kembali]
- Untuk mengetahui dan memahami sensor Strain Gauge
- Mampu menjelaskan prinsip kerja sensor Strain Gauge
- Mampu mengaplikasikan sensor Strain gauge pada rangkaian
Baterai merupakan alat yang mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Pada percobaa ini, baterai berfungsi sebagai sumber daya.
LED merupakan sebuah komponen yang menghasilkan cahaya monokromatik ketika diberi tegangan.
Secara spesifik load cells atau disebut juga sebagai sensor beban merupakan sensor berat yang ketika diberi beban (berat) pada inti besinya, otomatis akan mengalami perubahan nilai resistansi.
Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas.
Potensiometer atau (POT) adalah salah satu jenis resistor yang mana nilai resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan pengguna atau kebutuhan rangkaian elektronika tersebut. Komponen potensiometer merupakan keluarga resistor yang termasuk dalam kategori Variable Resistor.
Prinsip dari relay yaitu ketika arus mengalir ke relay maka relay terhubung, sedangkan ketika arus tidak ada, maka relay akan terputus.
Resistor memiliki nilai hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik dengan resistensi tertentu yang dapat menghasilkan tegangan listrik diantara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resensi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.
Ground adalah titik yang dianggap sebagai titik kembalinya arus listrik arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.
3.1 Pengertian Strain Gauge
Strain Gauge adalah komponen elektronika yang biasa digunakan untuk mengukur suatu deformasi maupun strain. Alat ini mempunyai bentuk foil berupa logam yang mempunyai sifat isolasi yang ditempelkan pada benda uji yang akan diukur tekanannya, dan tekanan yang dihasilkan didapat dari pembebanan. Cara kerjanya adalah jika tekanan yang terjadi pada benda mengalami perubahan, maka kawat logam akan mengalami deformasi, dan nilai tahanan pada alat pun berubah. Perubahan pada tahanan selanjutnya dimasukkan ke dalam rangkaian listrik berupa jembatan Wheatstone. Setelah itu akan diketahui berapa besarnya tahanan pada Strain Gauge. Sensitivitas sebuah Strain Gage dijelaskan dengan suatu karakteristik yang disebut dengan faktor gage (gage factor).
Sensor strain gauge pada dasarnya adalah tipe kawat logam, dimana konfigurasi dari grid terbentuk melalui proses photoeching. Karena proses yang mudah, maka dapat dibentuk ukuran dari gauge yang bermacam macam. Untuk ukuran panjang strain gauge yang terkecil yang tersedia sebesar 0,20 mm, dan yang terbesar sebesar 102 mm. Tahanan strain gauge dengan ukuran umum sebesar 120 mm dan 350 ohm, selain itu ada strain gauge dengan tujuan khusus yang tersedia sebesar 500, 1000, dan 1000 ohm.
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.
3.3 Karakteristik Strain Gauge
- Memiliki ketelitian ± 1µm/m dalam range strain ±10%.
- Output selama periode pembacaan relatif tidak bergantung kepada temperature dan parameter lainnya.
- Strain gauge dan peralatan pendukungnya rendah biaya dan dapat dipakai secara luas.
- Sistem Strain gauge mudah diinstal dan dioperasikan.
- Memiliki sensitivitas yang cukup tinggi. Berikut grafik perubahan resistansi sensor terhadap pembebanan.
Grafik resistansi terhadap beban
Strain gauge adalah sebuah kawat logam berliku-liku yang
tipis ditempelkan pada permukaan dari benda. Cara kerja dari strain gauge ini
adalah saat strain gauge mendapat tarikan maka akan menyebabkan perubahan
panjang pada kawat tipis penyusunnya sehingga menyebabkan bertambahnya
resistansi yang dihasilkan, perubahan resistansi inilah yang akhirnya
dimanfaatkan sebagai patokan perubahan pada sensor beban (Load Cell). Sinyal
elektrik berupa tegangan yang dihasilkan strain gauge sangat kecil sehingga dibutuhkan
rangkaian penguat sinyal dengan menggunakan operator amplifier.
Saat rangkaian telah diberi beban dan dihubungan ke sumber tegangan maka
tegangan yang dikeluarkan oleh loadcell menunjukan hasil yang lebih kecil, agar
relay dapat bekerja untuk menghidupkan lampu maka tegangan yang dikeluarkan
oleh loadcell akan diperkuat oleh op-amp sehingga tegangan akan mencapai angka
minimum. Setelah mencapai tegangan yang dapat menghidupkan relay, maka switch
akan berpindah posisi ke arus yang menghubungan lampu dan alternator sehingga
lampu dapat menyala, sehingga dinyatakan bahwa rangkaian tersebut mendeteksi
beban dari sebuah objek yang diberikan dalam rangkaian.
Download file HTML disini
Download file rangkaian disini
Download file video disini
Download datasheet disini
Download materi disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar