ELASTIC SENSING ELEMENTS
Oleh kelompok VIKELAS B ANUGRAH ASWIN ADI S. 2408100062 LUSTYYAH
ULFA 2408100064 SUNARTO2408100066 FISTA RACHMA D. 2408100068 SOFYAN
ADE PRATAMA 2408100070 SARWENING TRYAS A. 2408100072
JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRIINSTITUT
TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangBeberapa material untuk
sensing element suatu sensor mekanis terus dikembangkan.Salah satu
contohnya adalah elemen elastis seperti alat baja, stainless steel,
aluminium atau tembaga berilium sebagai bahan utama sensor untuk
pengukuran beban, tegangan, regangan ataupun deformasi dari suatu
struktur. Khusus dalam bidang Mechanical Engineering, Structural
Engineering, dan Sport Engineering kebutuhan akan sensor yang
relatif ringan serta mudah dalam penggunaannya terus berkembang.
Kebutuhan akan sensor yang fleksibel juga sangat meningkat
khususnya di bidang Human Engineering, Welfare Engineering serta
Medical Engineering. Karena Sensor dan transduser merupakan
peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah
sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih
sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan
secara otomatis. Adapun salah satu bentuk aplikasi elemen sensing
elements yaitu merancang bangun load cell sebagai sensor gaya pada
system uji. Penggunaan aplikasi ini disebabkan oleh kebutuhan
sensor pada sistem uji akan terus meningkat dan semakin rumit
sejalan dengan kemajuan teknologi pengujian dan semakin
bertambahnya jenis uji yang dibutuhkan industri. Load cell adalah
sebuah transducer gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi
sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja untuk
menentukan tegangan mekanis didasarkan pada hasil penemuan Robert
Hooke, bahwa hubungan antara tegangan mekanis dan deformasi yang
diakibatkan disebut regangan. Metode yang digunakan dengan
menempelkan strain gauge pada load cell.
1.2 Tujuan Memahami definisi dari elastic sensing elements
Mengetahui model dinamik sistem elastic sensing elements Mengenal
dan memahami aplikasi dari sensor induktif
1.2 Permasalahan Apa pengertian dari elastic sensing elements?
Apa saja model dinamik dari elastic sensing elements? Apa saja dan
bagaimana aplikasi yang menggunakan sensor induktif ?
BAB II DASAR TEORI
A. KARAKTERISTIK ELASTIC SENSING ELEMENTS Elastic Sensing
ElementsPenginderaan elastis unsur-unsur yang mengubah tekanan ke
perpindahan jarak (x), dan yang dirancang untuk digunakan dalam
alat pengukur tekanan, dan alat pengukur tekanan vakum. Sensor
elastik ini biasanya digunakan untuk mengukur torsi, tekanan, dan
percepatan, dimana berkaitan dengan gaya. Secara matematis dapat
dituliskan sebagai persamaan berikut:
Dalam sistem pengukuran yang menggunakan elastic element, akan
diikuti dengan pergeseran sensor untuk kedua kalinya, seperti:
potensiometer, strain gauge, LVDT, yang dimana mengubah regangan
menjadi sinyal elektrik. Pergeseran tersebut dapat terjadi baik
secara translasi maupun rotasi. Elastic sensing elements
menghubungkan massa dan redaman sebagaimana karakeristik pegas.
Berikut karakteristik dari elemen penginderaan elastis ditentukan
berdasarkan: Nominal Perpindahan, Nilai perpindahan dari titik
acuan, karena efek tekanan nominal. Non-linearitas karakteristik
elastis, Perbedaan antara karakteristik elastis ke depan dan
karakteristik linier konvensional. Histeresis, Perbedaan antara
nilai-nilai perpindahan dari titik acuan nilai untuk suatu tekanan,
diperoleh untuk menurunkan dan meningkatkan tekanan. Sensitivitas,
Quotient dari peningkatan nilai perpindahan dari titik acuan dan
peningkatan tekanan yang sesuai. Perubahan posisi awal, Pemindahan
dari posisi awal setelah elastis unsur penginderaan telah
diserahkan kepada tekanan nominal, untuk tekanan overload, atau
tekanan lain selama jangka waktu tertentu. Stabilitas karakteristik
elastis. Bakat dari elemen penginderaan elastis untuk
mempertahankan karakteristik elastis konstan. Bentuk elemen elastis
yang digunakan dalam sel beban tergantung pada sejumlah faktor
termasuk berbagai kekuatan yang harus diukur, batas-batas dimensi,
kinerja akhir dan biaya produksi.
Elastic sensing element memiliki keterkaitan dengan massa
(inertance) dan redaman (resistensi) sebagaimana karakteristik pada
suatu pegas. Jika sistem dinamika massa-pegas-gaya damper
dianalisis, maka dapat ditampilkan sebagai fungsi transfer orde
dua:
Bahan yang digunakan untuk elemen elastis biasanya alat baja,
stainless steel, aluminium atau tembaga berilium, tujuannya menjadi
bahan yang menunjukkan hubungan linear antara tekanan (gaya yang
diberikan) dan regangan (output) dengan histeresis dan rendah
rendah merayap di jangkauan kerja. Ada juga harus tingkat tinggi
antara gaya pengulangan siklus untuk memastikan bahwa beban sel
adalah alat pengukur dapat diandalkan. Untuk mencapai itu
karakteristik ini biasanya subjek material heat treatment khusus.
Ini mungkin termasuk sub-nol siklus heat treatment untuk mencapai
stabilitas maksimum. Satuan PengukuranUnit pengukur tekanan adalah
pascal , Pa. Ketika menerapkan Rekomendasi ini, kelipatan dari
pascal, menurut aturan SI Sistem Internasional, berwenang, terutama
kelipatan berikut: kPa, MPa dan GPa. Bar dan sub-kelipatan dan
kelipatan, terutama mbar, berwenang sejauh mereka yang diakui oleh
peraturan nasional, dan menunggu keputusan internasional pada
penggunaan perpindahan linear dapat dinyatakan dalam milimeter, mm,
perpindahan sudut dalam derajat.B. Model Dinamik Elastic elements
Linear AccelometerSensor yang mendeteksi percepatan disebut
accelerometers. Perangkat ini memanfaatkan instrumented pegas-massa
"seismik" struktur yang dapat dipahami dengan menggunakan hukum
Newton. Acclerometers mendeteksi gerakan suatu objek atau titik
dalam ruang inersia. Catatan bahwa ini berbeda dari
perpindahan-jenis sensor yang merasakan gerak relatif antara dua
titik. Menariknya, perpindahan-jenis elemen sensing diperlukan
accelerometers untuk memberikan suatu ukuran pemindahan atau
kekuatan, yang kemudian dapat digunakan untuk menduga percepatan.
Elemen dasar dari setiap accelerometer adalah massa seismik, m,
dalam casing yang melekat pada objek test. Struktur elastis
(misalnya, pegas) yang mendukung massa dan perpindahan
unsur-sensing digunakan untuk menyimpulkan gaya yang dibutuhkan
untuk memberikan massa seismik gerakan yang sama sebagai objek
pengujian.
Pressure SensorSebuah sensor tekanan, atau tekanan pemancar,
digunakan untuk mengukur tekanan gas atau cairan. Mereka dirancang
untuk memantau perubahan-perubahan dalam tekanan dan sering
terhubung ke perangkat keselamatan yang mengaktifkan menutup-off
switch. Sensor-sensor tekanan menggunakan pembacaan tekanan untuk
mengirim pesan ke mekanisme lain. Sensor-sensor tekanan mampu
memantau secara akurat tekanan cairan dan dapat menjadi alternatif
murah mengalir sensor. Sensor-sensor tekanan digunakan dalam
instrumen cuaca, pesawat terbang, dan mobil. Mereka juga memonitor
mesin dalam berbagai jenis mesin. Ada lima jenis sensor tekanan:
absolute, gauge, vakum, diferensial, dan disegel. Absolute sensor
mengukur tekanan relatif terhadap O PSI, tekanan vakum sempurna.
Gauge sensor, dalam perbandingan, dapat dikalibrasi untuk mengukur
tekanan relatif terhadap tekanan atmosfer pada lokasi tertentu.
Gauge sensor yang paling umum dari lima jenis sensor tekanan.
Vacuum sensor digunakan untuk mengukur tekanan yang lebih kecil
dari tekanan atmosfer setempat, sementara perbedaan sensor mengukur
perbedaan antara dua atau lebih tekanan masukan di unit. Jenis
terakhir sensor, disegel, adalah sama dengan gauge sensor, kecuali
bahwa tekanan ukuran relatif terhadap tekanan di permukaan laut,
16,4 PSI.
Gambar Pressure sensor Angular accelometerSuatu alat yang
mengukur laju perubahan kecepatan sudut antara dua objek di bawah
pengamatan. pengukur kecepatan sudut digunakan terutama untuk
mengimbangi kejutan dan getaran sudut dalam baca / tulis disk
kepala majelis. Perangkat ini mirip dengan pengukur kecepatan
linier dalam hal desain, fabrikasi, dan pembacaan yang dirancang
dengan nol pendulosity (yaitu, pusat gravitasi terletak di pusat
massa dukungan pegas), dan sesuai dengan gerak rotasi namun kaku
dengan terhadap gerakan linier. Rotary adalah pengukur kecepatan
untuk mengukur komponen dengan berprinsip gerak rotasi. Alat ini
serupa juga mempekerjakan suatu massa seismik instrumented memiliki
momen inersia dan derajat kebebasan rotasi atau menggunakan dua
polaritas yang berlawanan dengan jarak pengukur kecepatan linier
terpisah di adiameter untuk mengukur komponen-komponen percepatan
tangensial . Namun, ini sulit untuk benar-benar membangun karena
komponen translasi sering dapat membuat komponen rotasi tomeasure
sulit. Efek ini disebut sebagai cross-talk.Torque sensor.
Adapun gambar model dinamik dari elastic sensing elements untuk
pengukuran percepatan linier, torsi, tekanan dan percepatan angular
ditunjukkan sebagai berikut. Keempat model dinamiknya ditunjukkan
dengan diferensial orde kedua dan sebagai fungsi transfers.
Gambar a.Gambar di atas menunjukkan model dinamis untuk mengukur
elemen-elemen elastis linier akselerasi, torsi, tekanan dan
percepatan sudut. Dinamika dari semua empat unsur diwakili oleh
orde kedua persamaan diferensial dan fungsi transfer. Sosok
memberikan nilai-nilai kondisi mapan gain K, n frekuensi alami dan
redaman rasio untuk tiap jenis sensor. Persamaan diferensial untuk
sensor torsi adalah analog dengan persamaan untuk gaya sensor;
persamaan torsi melibatkan gerak rotasi sedangkan gaya melibatkan
persamaan gerak translasi. Berikut sebuah input torsi T ditentang
oleh pegas torsi c dan torsi redaman b2; yang dihasilkan tidak
seimbang torsi adalah sama dengan produk momen inersia dan
percepatan sudut saya 3. Di sensor tekanan, tekanan P input
menghasilkan tenaga AP atas wilayah A dari bellow yang ditentang
oleh bellow gaya pegas kx dan gaya redaman x. Model konseptual
accelerometer yang ditunjukkan pada Gambar a, adalah sebuah casing
yang mengandung sebuah 'seismik' massa yang bergerak pada panduan
gesekan rel melawan pegas. Jika casing diberi percepatan a, maka
massa m mengalami gaya inersia ma dalam arah yang berlawanan. Ini
adalah gaya yang sama ketika pengemudi mobil dilemparkan ke
belakang terhadap kursinya sebagai akibat dari mobil yang
dipercepat, atau terlempar ke depan selama pengereman mendadak.
Gaya ini ditentang oleh gaya pegas kx, di mana x adalah perpindahan
massa relatif terhadap casing. Di bawah kondisi tunak pada t = 0 -
ini dua kekuatan berada dalam kesetimbangan, jadi: ma0-= kx0-
dalam keadaan steady state,K= Jika percepatan input tiba-tiba
ditingkatkan menjadi pada waktu t = 0 -, maka kekuatan bekerja pada
massa tidak lagi dalam keseimbangan dan massa bergerak relatif
terhadap casing, yaitu percepatan kecepatan x dan y adalah non-nol.
Resultan gaya yang tidak seimbang adalah ma - kx - x, memberikan:
ma - kx - x = mxmx + x + kx = madengan catatan bahwa percepatan x
dari massa relatif berbeda dengan percepatan a.Pada gambar b di
bawah ini ditunjukkan empat penggunaan praktis elastic sensing
element
Gambar b. Practical elastic sensing elements menggunakan strain
gaugea. cantilever load cellb. Pillar load cellc. Torque sensord.
Unblonded strain gauge accelerometerPada Cantilever atau load cell,
aplikasi gaya F menyebabkan cantilever tertekuk sehingga permukaan
atas tegangan +e dan permukaan bawahnya sama dengan kompresi
tegangan e. Besarnya strain =
Dimana modulus Young untuk bahan cantilever dan komponen lainnya
ditunjukkan pada gambar b.Strain gauge 1 dan 3 yang dapat
diregangkan +e,sehingga resistan menjadi bertambah R. Gauge 2 dan 4
sebagai kompresi tegangan e,menyebabkan resistansi berkurang.
Berdasar gambar b,batang silinder sebagai torsi sensing
element.Aplikasi torsi yang dihasilkan sebagai suatu potogan
tegangan yang terletak pada potongan dan hubungan tegangan serta
kompresi tegangan pada permukaan tekukan. Gauge 1 dengan sudut 45o
pada sumbu axis,dimana tarikan tegangan memilki nilai +e maksimum
dan gauge 2 dengan sudut -45o pada sumbu axis dimana kompresi
tegangan maksimum e. Gauge 3 dan 4 memilki sudut yang sama pada
sisi lain batang dan nilai tegangan +e dan e. Tegangan
maksimumnya:
Dimana s adalah modulus geser dan a adalah lebar batang.Diagram
sederhana accelerometer menggunakan empat tegangan tak terikat
gauge seperti gambar b bagian d.Jarak antara massa seismic dan
casing diisicairan untuk peredaman.Jika casing diberi percepatan a,
lalu hasil perindahan massa seismic m relative adalah= Dimana k
adalah kekakuan dari strain gauge. Gauge 1 dan 3 mengalami
pemendekan dari L sampai L-x. Tarikan tegangan pada gauge 1 dan 3
naik dari eo + e, dan gauge 2 dan 4 menurun dari e0- e.dimana:
Keempat gauge dihubungkan dengan jembatan wheatstone didapatkan:
Pada gambar c,ditunjukkan elastic pressure elements. Pipa (7)-(9)
berkarakteristik kekakuannya rendah dan frekuensi alaminya uga
rendah tetapi sensitivitas perpindahan besar. Membran,diafragma dan
tabung (1)-(5) adalah kekakuannya rendah dengan frekuensi alami
yang tinggi tetapi rendah pada sensitivitas perpindahan.
Bentuk persamaan diafragma lingkaran datar,penjepitnya berada di
dalam lingkaran, seperti gambar c bagian b.Terlhat adanya hubungan
tekanan dan pusat defleksi yc dengan fubngsi non linier tetapi
ketidaklinierannya dapat diminimalkan dengan perbandingan yc/t.Jika
ketidaklinierannya dibatasi maksimum 1 %,didapatkan:
C. APLIKASI PENGGUNAAN ELASTIC SENSING ELEMENTAplikasi dari
penggunaan elastic sensing element adalah merancang bangun load
cell sebagai sensor gaya pada system uji. Load cell adalah sebuah
transducer gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah
material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, untuk
menentukan tegangan mekanis didasarkan pada hubungan antara
tegangan mekanis dan deformasi yang diakibatkan disebut regangan.
Regangan ini terjadi pada lapisan kulit dari material sehingga
untuk mengukurnya menggunakan sensor regangan atau strain gage. Di
bawah ini adalah contoh gambar strain gauge satu sumbu.
Gambar strain gauge satu sumbu
1. RANCANG BANGUN LOAD CELL KAPASITAS 100 kN
Optimasi bentuk dan dimensi load cell dilakukan dengan
memperhatikan dimensi ruang yang tersedia serta gaya atau beban
yang akan bekerja. Untuk keperluan analisis tegangan dilakukan
menggunakan simulasi metoda elemen hingga (finite element method).
Beban yang diberikan pada model adalah beban kerja tekan sesuai
dengan peruntukannya, sehingga dapat diketahui daerah paling besar
terjadi konsentrasi tegangan serta beban maksimum yang masih
diijinkan.
Penampang load cell untuk beban kerja tekan dihitung dengan
persamaan: = = Edimana= Tegangan= ReganganE= Modulus
Elastisitas
Jika kedua persamaan di atas disubstitusi maka akan mennjadi
seperti berikut = E A =
Penampang load cell dibuat berbentuk cincin dengan maksud selain
untuk memperbesar permukaan load cell juga untuk memudahkan
komponen lain terpasang dalam satu sumbu. Sedangkan lubang ulir M-8
digunakan untuk menghubungkan load cell dengan choosen plate agar
load cell lebih fleksibel dipasang pada peralatan uji.Dan dapat
digambarkan seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar load cell untuk beban tekan
Untuk membuat load cell agar sesaui yang diharapakan, maka
material yang digunakan adalah sebagai berikut:Material yang
dipilih adalah ASSAB 760, yang memiliki karakteristik
mekanikmaterial sebagai berikut:Tensile Strength = 6580 kg/mm2Yield
Point = 3545 kg/mm2Elasticity Modul = 210.103 N/mm2Perhitungan
penampang load cell untuk beban rencana 100 kN, dengan reganganyang
diharapkan () = 0,1 %, dilakukan dengan memasukan harga F, dan E
pada persamaan:
A = Menjadi seperti berikut :
=
= 476,190mm2
Kemudian diameter load cell dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan:A = (D2 d2)Jika diameter lobang load cell (d) diambil 28
mm, maka diameter load cell (D), dapat diperoleh dengan memasukan
harga A dan d kepersamaan:D = d2
Maka diperoleh diameter load cell (D) = 37,290 mm.
Dari persamaan = diperoleh harga tegangan yang bekerja pada
beban maksimum:dengan A = (D2 d2)sehingga =160,826N / mm2sedangkan
dari persamaan = E = x 106 = 765,383
2. PEMASANGAN STRAIN GAGEPada pembebanan murni seperti tekan,
tarik, bending dan puntir dalam praktek jarang terjadi secara
sendiri-sendiri, melainkan bekerja secara bersama-sama. Untuk kasus
pembebanan kombinasi seperti ini diperlukan cara pemasangan strain
gage dan pemilihan konfigurasi jembatan yang tepat. Selain itu
pengaruh temperatur disekeliling juga harus diperhatikan. Perubahan
temperatur akan menyebabkan load cell mengerut atau mengembang dan
efeknya akan terlihat pada regangan yang terbaca pada alat ukur.
Jika tidak dilakukan kompensasi regangan akibat perubahan
temperatur, maka regangan akibat pembebanan tidak dapat dibedakan
dari regangan akibat temperatur. Akibatnya hasil pengukuran tidak
dapat dijamin keabsahannya. Untuk mengatasi hal tersebut pada
penempelan strain gage ini dipakai konfigurasi jembatan penuh, yang
dalam hal ini regangan akibat momen bending dan temperatur jika ada
akan ikut terukur selain regangan akibat beban tekan ataupun
tarik.
3. SENSITIVITAS LOAD CELLSensitivitas load cell terhadap gaya
yang bekerja dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:Jika beban
F diberikan maka regangan normal atau regangan longitudinal yang
terjadi besarnya adalah: = E =
Sedang regangan transversal atau regangan lateral besarnya
adalah:
Perubahan regangan yang terjadi ini sebanding dengan perubahan
tahanan pada strain gage, sehingga dapat diukur dengan jembatan
wheatstone seperti berikut ini:
Jika pada node 2 & 3 dihubungkan dengan tegangan eksitasi
Vs, maka pada node 1 & 4 akan timbul tegangan keluaran Vo.
Perbandingan antara tegangan keluaran Vo dan tegangan eksitasi Vs,
disebut sensitivitas load cell. Sedangkan harga Vo tergantung pada
rasio R1 : R2 dan R3 : R4. Secara umum persamaannya adalah sebagai
berikut:
Dalam keadaan setimbang:
Keadaan ini dicapai jika:
Maka :
Harga poison rasio ( ) untuk baja adalah 0,30. Harga faktor gage
(k ) untuk strain gage tipe FLA-6-11adalah 2,11.Dengan demikian
sensitivitas load cell adalah:
Artinya: Jika load cell diberi tegangan eksitasi (Vs) sebesar 1
Volt pada beban maksimum (10 ton), load cell akan mengeluarkan out
put (Vo) sebesar 1,050 mV. Jika tegangan eksitasi (Vs) sebesar 5
Volt, maka out putnya sebesar 5,25 mV.
4. VERIFIKASIVerifikasi dilakukan dengan cara mengukur besarnya
regangan yang terjadi pada load cell ketika dibebani secara aktual,
agar diketahui kesesuaian antara hasil perhitungan dalam
perencanaan dengan hasil fabrikasi. Pengambilan material yang tidak
sesuai dengan spesifikasinya atau kegagalan dalam fabrikasi yang
tidak saja disebabkan oleh faktor manusia (human error) akan tetapi
lebih disebabkan oleh ketidak presisian peralatan maupun peralatan
ukur yang digunakan dalam fabrikasi adalah menjadipenyebab utama
ketidak sesuaian antara hasil perhitungan dalam perencanaan dengan
hasil aktual dilapangan.Metoda yang dilakukan untuk pengukuran
regangan pada load cell adalah sebagai berikut:a. Load Cell hasil
fabrikasi diletakan pada mesin tekan 980 kN, Tipe KP 100, Merk Bley
Geratebau Eschwege.
Gambar Verifikasi Load Cell Hasil Fabrikasib. Hubungkan
pengkondisi sinyal dengan kalibrator menggunakan kabel load
cell.
Gambar Hubungan Pengkondisi Sinyal & Kalibratorc. Sesuaikan
penunjukan jumlah chanel, satuan beban dan regangan, tipe jembatan,
kfactor strain gage dll pada pengkondisi sinyal.d. Posisikan switch
selector kalibrator pada 1 mv/v dan posisi 100 %. Penunjukanharga
pada pengkondisi sinyal harus sesuai dengan harga regangan yang
terjadidengan system konfigurasi yang digunakan load cell
yaitu:
Jika
Maka
Jika penunjukan tidak sesuai, maka program coefisient factor
pada data pengkondisisinyal harus diubah.e. Setelah prosedur 2 s/d
4 seslesai, selanjutnya kabel yang terhubung ke kalibratordilepas
dan dihubungkan ke load cell hasil fabrikasi.
Gambar Hubungan Pengkondisi Sinyal & Load Cell Fabrikasif.
Nol kan posisi pengkondisi sinyal untuk mendapatkan harga nol dari
load cell, danpengukuran regangan siap dilaksanakan.g. Berikan 3
(tiga) seri pembebanan tekan secara bertahap sedangka tiap
seripembebanan terdiri dari 10 kN s/d 100 kN.h. Untuk setiap tahap
pembebanan hasilnya di catat sesuai dengan yang
ditunjukanpengkondisi sinyal. Hasil pengukuran ditunjukan pada
Tabel 1.
Nilai regangan pada Tabel 1, adalah merupakan nilai yang sudah
tidak lagi terpengaruh oleh adanya panas temperature kamar dan
panjangnya kabel antara load cell dan peralatan pengkondisi sinyal,
sehingga tidak perlu lagi dikoreksi perbedaan system kepekaan
strain gage (gage factor) dan sistem alat, (device factor), oleh
sebab koreksi kedua sistem tadi sudah dimasukan pada saat
memprogram pengkondisi sinyal. Dari data hasil pengukuran regangan,
untuk beban maksimum 100 kN adalah 669 . Sedangkan dari hasil
perhitungan untuk beban 100 kN besarnya regangan adalah 765,838 .
Disini terdapat selisih regangan sebesar 96,838 atau sekitar 12,64
%. Dari data hasil pengukuran untuk beban 100 kN tegangan yang
terjadi pada load cell adalah: = E = 210.103 N/mm2 669.10-6 =
140,49 N/mm2
Sedangkan dalam perhitungan desain tegangan yang terjadi adalah
sebesar 160,82 N/mm2. Disini ada selisih tegangan sebesar 20,33
N/mm2. Dengan demikian dari hasil verifikasi didapat adanya
ketidaksesuaian antara perhitungan desain dengan pengukuran beban
aktual dilapangan. Kemungkinan penyebabnya adalah: Proses
pembubutan dilakukan hanya dengan menggunakan mesin
bubutkonvensional. Penempelan strain gage dilakukan hanya dengan
menggunakan kekuatanpenekanan ibu jari.
5. KALIBRASIUntuk dapat diaplikasikan sebagai sensor pada sistem
uji, sensor hasil fabrikasi harusdikalibrasi menggunakan peralatan
kalibrasi yang tertelusur (traceable) ke standarnasional maupun
internasional.Langkah-langkah kalibrasi:a. Buat rangkaian sistem
kalibrasi sedemikian rupa sehingga keseluruhan gaya aksial dapat
diterima secara merata, seperti ditunjukan pada gambar berikut
ini.
Gambar rangkaian system kalibrasi
b. Hidupkan tegangan listrik 10 menit hingga penunjukan
pengkondisi sinyal stabil.c. Kalibrasi load cell standar dengan
menggunakan kalibrator dengan susunan seperti ditunjukan pada
gambar berikut ini.
Gambar Rangkaian Kalibrasi Load Cell Standar Menggunakan
Kalibrator
Oleh karena sensitivitas load cell standar 100 kN = 1,474 mv/v,
Maka, Jika load cell diberi sinyal kalibrasi 1 mv/v, pengkondisi.
sinyal harus menunjukan. x 100kN = 67,84Jika tidak, putar gain
sampai pengkondisi sinyal menunjukan 67.84. Nolkan kalibrator,
pengkondisi sinyal harus nol, jika tidak nolkan dan ulangi lagi
hingga didapat harga yang diinginkan.d. Hubungkan kabel pengkondisi
sinyal ke load cell standar serta pengkondisi sinyal ke load cell
hasil fabrikasi, seperti ditunjukan pada gambar berikut, kemudian
keduanya di nolkan. (zero setting).
Gambar Rangkaian Kalibrasi Load Cell Fabrikasi
e. Lakukan pembebanan 50% dari beba maksimal (50 kN). Penunjukan
pada pengkondisi sinyal hasil fabrikasi harus 50,00 kN. Jika tidak
putar gain sampai didapat harga 50,00 kN.f. Nolkan beban sampai
load cell standar menunjukan harga 0,00 pada pengkondisi sinyalnya.
Saat beban nol, load cell hasil fabrikasi harus nol. JIka tidak,
nolkan dan ulangi tahap pembebanan 50 % hingga didapat harga yang
diinginkan.g. Lakukan pemanasan 3 (tiga) kali dengan cara membebani
load cell sampai kapasitas maksimumnya, sambil mengamati penunjukan
load cell pada pengkondisi sinyal. Jika menyimpang ulangi poin 5
(lima).h. Lakukan pembebanan tahap demi tahap sebanyak tiga seri
pembebanan, dengan tiap seri terdiri dari 10 taha pembebanan.i.
Catat data hasil kalibrasi.
6. KESIMPULANDari hasil rancang bangun diatas dapat disimpulkan
bahwa :1. Teknologi rancang bangun load cell sudah harus
dikembangkan pada sector industri dalam negeri.2. Untuk
mengeleminir ketidaksesuaian antara perhitungan perencanaan dan
aplikasi dilapangan pembuatan load cell harus dilakukan menggunakan
mesin atau peralatan presisi tinggi (Computer Numerical
Control).
BAB IIIKESIMPULANAdapun kesimpulan yang dapat diambil dari
karakteristik elastic sensing element beserta penggunaannya dalah
sebagai berikut:1. Sistem pengukuran menggunakan elastic sensing
element disajikan dalam bentuk orde dua.2. Model dinamik dari
elastis element adalah: linear accelerometer, pressure sensor,
Angular accelerometer, torque sensor.3. Aplikasi dari elastis
sensing element salah satunya adalah dalam load cell 9senor uji
gaya)4. Teknologi rancang bangun load cell sudah harus dikembangkan
pada sector industri dalam negeri5. Untuk dapat diaplikasikan di
industri kalibrasi terhadap load cell harus dilakukan di
Laboratorium Kalibrasi yang sudah terakreditasi, sehingga
mendapatkan sertifikat kalibrasi sebagai legal formal terhadap
penggunaan load cell tersebut.6. Elastic sensing element memiliki
keterkaitan dengan massa (inertance) dan redaman (resistensi)
sebagaimana karakteristik pada suatu pegas.
DAFTAR PUSTAKAFraden Jacob (2003).Handbook of ModernSensors:
Third edition.California:Springerhttp:// budiarjo.wordpress.com ,
dikunjungi pada 2 November 2009
15:34http://proinstrumentation.blospot.com, dikunjungi pada 2
November 2009 15:35http:// bahtera.org, dikunjungi pada 30 November
2009 21:40Kilian (2002). Modern Control Technology: Components and
System. Second edition.England:DelmarP.Bentley John (2005).
Principle of Measurement System: Fourth edition.England: Pretince
Hall.P.Bentley John (2005). Principle of Measurement System: Third
edition.England: Longman House.
