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 logam
meliputi pengukuran sebuah 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 (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
tinggi terhadap frekuensi 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 resistansinya.
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:
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)
0 komentar:
Posting Komentar