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.