Upload
sangsejati
View
47
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
SENSOR & TRANSDUCER
“Aplikasi Strain Gage Sebagai Penyortir Buah Apel Yang Berbasis Mikrokontroler AT89C51 Dan Komputer”
Dosen;
Fitrilina,MT
Oleh;
HARYON M SANI (09 10951 010)
AULIA FEBRIAN (09 10952 038)
FAIDIL IHSAN (09 10952 046)
YOFI SEPTRINO ASHAR (09 10953 100)
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2012
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Strain gage adalah bagian yang sangat penting dari sebuah load cell.
Fungsi dari strain gage adalah untuk mendeteksi besarnya perubahan, dalam
hal ini berupa dimensi jarak, yang disebabkan oleh suatu elemen gaya.
Strain gages digunakan untuk pengukuran presisi gaya, berat, tekanan, torsi,
perpindahan dan kuantitas mekanis lainnya yang dapat dikonversi menjadi
ketegangan dalam anggota mekanis .Strain gage menghasilkan perubahan
nilai tahanan yang proporsional dengan perubahan panjang atau jarak
(length). Pada umumnya strain gage dipasang sebagai bagian dari rangkaian
jembatan Wheatstone untuk aplikasi sirkuit elektrik.
Ada dua tipe dasar strain gage, yaitu yang terikat (bonded) dan yang
tidak terikat (unbonded). Bonded strain gage seluruhnya terpasang pada
elemen gaya (force member) dengan menggunakan semacam bahan perekat.
Selagi elemen gaya tersebut meregang, strain gage tersebut juga
memanjang.Unbonded strain gage memiliki salah satu ujungyang dipasang
pada elemen gaya dan ujung satunya dipasang pada pengumpul gaya (force
collector).
Setiap perubahan panjang, baik pada bonded maupun unbonded gage
menyebabkan perubahan nilai tahanan listrik. Strain gage dibuat dari logam
dan bahan-bahan semikonduktor. Strain gage sangat akurat, bisa digunakan
baik pada arus searah (d.c.) maupun arus bolak-balik (a.c.) dan memiliki
respons statis dan dinamis yang sangat bagus. Sinyal yang dihasilkan
olehstrain gage sangat lemah, tetapi kelemahan ini dapat diperbaiki dengan
menggunakan peralatan bantu yang baik.
Strain gage memiliki elemen merasakan ketegangan yang melekat
atau berpegang pada materi subjek. Ketika bahan pokok tegang, hambatan
dari elemen merasakan perubahan dalam proporsi pengalaman ketegangan.
Perubahan resistansi dalam elemen penginderaan seperti dikompres atau
memanjang diukur dan digunakan untuk menghitung ketegangan dalam
materi subjek. Regangan terbuat dari bahan yang berbeda-beda dalam
menanggapi resistensi terhadap deformasi bentuknya, dengan ketegangan,
kompresi, atau puntiran.
Sebuah tipe foil gauge, terdiri dari foil dari paduan Cu-Ni terikat
pada film polimer terbuat dari polyimide, poliester, atau phenolic resin. Foil
ini biasanya memiliki ketebalan beberapa mikrometer dan terukir dengan
pola berliku-liku lebar beberapa puluh mikrometer. Tipe foil alat pengukur
yang biasanya melakukan arus yang lebih besar daripada jenis kawat
pengukur. Foil strain gages, yang memiliki elemen penginderaan logam,
sering digunakan untuk mengukur ketegangan. Namun, unsur logam
merasakan mempunyai faktor gage relatif rendah, yang mengurangi
kepekaan pengukur.
Sebuah alat ukur regangan kapasitif umumnya menggunakan
kapasitor dengan kapasitif pelat atau elemen yang dapat dipindah-pindahkan
relatif terhadap satu sama lain sebagai fungsi dari regangan yang diberikan.
Sebagai kekuatan yang diterapkan pada bahan struktural, gerakan relatif dari
unsur-unsur kapasitor menyebabkan kapasitansi untuk berubah. Perubahan
kapasitansi diukur dengan mendeteksi perubahan dalam sinyal listrik yang
diterapkan. Regangan pada dukungan yang fleksibel digunakan untuk
mengukur deformasi mekanik bagian. Mereka terutama digunakan untuk
penimbangan, untuk pengukuran tekanan, untuk pengukuran stres pada
bagian-bagian mekanis seperti transmisi poros, bagian-bagian berbeda dari
sayap pesawat terbang atau concavities.
1.2 Tujuan
1.Mahasiswa dapat menentukan dan mengetahui aplikasi Strain Gage
di dalam kehidupan.
2.Dapat mengetahui bentuk,pengertian,tujuan dan latar belakang
Sensor dan Transducer
1.3 Batasan Masalah
Pembatasan masalah yang dapat dibahas pada materi Strain gage ini adalah
1. Mengetahui prinsip kerja transducer strain gauge
2. Mengetahui prinsip kerja strain gauge dengan jembatan wheatstone
3. Mengetahui aplikasi penggunaan strain gauge pada pensortiran buah apel
dengan berat berbeda
BAB II
LANDASAN TEORI
Strain adalah rasio antara perubahan panjang benda dengan panjang benda
mula2 dengan dimensi [mm/mm]. Strain gauge adalah
komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur tekanan (deformasi atau
strain) pada alat ini. Alat ini ditemukan pertama kali oleh Edward E. Simmons
pada tahun 1938, dalam bentuk foil logam yang bersifat insulatif (isolasi) yang
menempel pada benda yang akan diukur tekanannya. Jika tekanan pada benda
berubah, maka foilnya akan terdeformasi, dan tahanan listrik alat ini akan
berubah. Perubahan tahanan listrik ini akan dimasukkan ke dalam rangkaian
Jembatan Wheatstone.
Contoh tolok regangan
Besarnya tekanan akan dinyatakan dalam bentuk faktor gauge, GF yang
didefinisikan sebagai di mana RG adalah tahanan sebelum
ada deformasi, ΔR adalah perubahan tahanan listrik yang terjadi, dan
adalah tekanannya.
Sebuah strain gauge mengambil keuntungan dari properti fisik dari bahan
konduktor dan bahan konduktor tidak hanya tergantung pada konduktivitas listrik
konduktor, yang merupakan properti dari bahan, tetapi juga pada geometri
konduktor. Ketika sebuah konduktor ditarik dalam batas elastisitasnya sehingga
tidak pecah atau rusak permanen, itu akan menjadi lebih sempit dan lebih panjang,
perubahan yang meningkatkan resistensi dari ujung-ke-ujung. Sebaliknya, ketika
suatu konduktor dikompresi sedemikian rupa sehingga tidak tertekuk, itu akan
memperluas dan memperpendek, perubahan yang menurunkan resistensi listrik
dari-ujung-ke-ujung.
Dari hambatan listrik yang diukur pada strain gauge, maka besarnya stres
dapat diketahui. Sebuah strain gauge strip khas mengatur, konduktif panjang tipis
dalam pola zig-zag garis paralel sehingga sejumlah kecil stres dalam arah orientasi
hasil garis paralel dalam strain multiplicatively lebih besar selama panjang efektif
konduktor - dan karenanya perubahan besar dalam perlawanan multiplicatively -
dari pada yang diamati dengan kawat garis lurus konduktif tunggal. Pengukuran
regangan hanya mengukur deformasi lokal dan dapat diproduksi cukup kecil
untuk memungkinkan analisis seperti 'elemen hingga (finite element)' dari stres
dari spesimen yang diukur. Hal ini dapat digunakan secara positif dalam studi
kelelahan bahan (fatigue studies of materials).
Sifat-sifat dari Strain gage adalah
Strain gages merupakan sebuah transducer pasif
Strain gage tergolong sensor resistif
Strain gages memiliki faktor gages(G) yang menjelaskan sensitivitas gage
terhadap faktor luar
ε = regangan dalam arah lateral
� perbandingan perubahan resistansi (ΔR) terhadap resistansi semula (R) sama dengan faktor gage (Gf) dikali elastisitas starin gage (ε) :
Rumus dasar untuk resistansi dari sebuah kawat dengan luas permuakaan , A,
dan Resitivitas , ρ,
R=ρ L/A
� Besarnya perubahan resistansi juga dipengaruhi oleh material penyusun
strain gauge
Besarnya perubahan resistansi juga dipengaruhi oleh material
penyusun strain gauge
Prinsip Kerja Jembatan Wheatstone, yaitu:
Ø Hubungan antara resitivitas dan hambatan, yang berarti setiap penghantar memiliki
besar hambatan tertentu. Dan juga menentukan hambatan sebagai fungsi dari
perubahan suhu.
Ø Hukum Ohm yang menjelaskan tentang hubungan antara hambatan, tegangan dan
arus listrik. Yang mana besar arus yang mengalir pada galvanometer diakibatkan
oleh adanya suatu hambatan.
Ø Hukum Kirchoff 1 dan 2, yang mana sesuai dari hukum ini menjelaskan jembatan
dalam keadaan seimbang karena besar arus pada ke-2 ujung galvanometer sama
besar sehingga saling meniadakan
Kelebihan Jembatan Wheatstone
dapat mengukur perubahan hambatan yang sangat kecil pada penghantar.
Contoh aplikasi : strain gauge, yang digunakan untuk mengukur regangan
material (baja atau beton) didasarkan pada perubahan kecil penghantar yang
berdeformasi akibat gaya eksperimen. Perubahan kecil dimensi penampang
dihitung dari peribahan hambatan pada rangkaian jembatan wheatstone yang
dihubungkan sensor ke alat pencatat data logger untuk setiap transducer.