1.Tujuan
-Mengetahui
dan memahami sensor Strain Gauge
-Mampu menjelaskan prinsip kerja sensor Strain Gauge
-Mampu mengaplikasikan sensor Strain gauge pada rangkaian
Alat:
1. Voltmeter DC
Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik
yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya
dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur.
2. Alternator
Alternator ini merupakan generator kebalikan dari
motor starter, jika motor starter merubah dari energi lisrik menjadi energi gerak maka
sistem pengisian merubah energi gerak menjadi energi listrik. Begitu juga
dengan komponennya, jika pada motor starter yang berfungsi untuk
membangkitkan medan magnet adalah yang diam (dalam hal ini field coil),
maka pada sistem pengisian yang berfungsi untuk membangkitkan medan magnet
adalah yang berputar (rotor).
Bahan:
1.
Resistor
Resistor
merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk
membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai teminal
antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan
arus yang melewatinya (V = I.R).
2.
Strain gauge (load cell)
Strain
gauge merupakan salav satu jenis sensor mekanik yang digunakan untuk mengukur
tegangan (stress) atau tegangan (strain). Output strain gauge adalah perubahan
hambatan yang kemudian dikondisikan menggunakan rangkaian divider atau
rangkaian jembatan wheatstone. Strain gauge digunakan dengan cara menempelkan
pada bagian benda yang akan diukur tegangan atau regangannya.
3.
Relay
Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan menggunakan listrik. Relay disebut sebagai komponen electromechanical karena terdiri dari dua bagian utama yaitu coil atau elektromagnet dan kontak saklar atau mekanikal.Komponen relay menggunakan prinsip elektromagnetik sebagai penggerak kontak saklar, sehingga dengan menggunakan arus listrik yang kecil atau low power, dapat menghantarkan arus listrik yang memiliki tegangan lebih tinggi.
4.
Baterai
Baterai
merupakan suatu komponen elektronika yang digunakan sebagai sumber tegangan
pada rangkaian.
5.
Op-amp
Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp).
6. Lampu (led)
Lampu merupakan komponen elektronika yang berfungsi
sebagai indikator pada rangkaian.
7.
Ground
Berfungsi
sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.
3.Dasar Teori
Strain
gauge merupakan sensor yang dapat mendeteksi tekanan dan gaya. Strain gauge
terdiri dari selembar kertas foil logam tipis, yang dibentuk sedemikian rupa
menjadi benang-benang yang sangat halus. Kertas foil ini terbungkus seluruhnya
oleh lapisan film plastik. Perubahan tekanan yang dideteksi Strain gauge akan
menyebabkan perubahan resistansinya. Strain gauge dipasangkan pada objek
yang akan diberi tekanan mekanik. Ketika objek terkena tekanan, kertas foil
mengalami hal yang sama sehingga benang-benangnya akan tertarik memanjang.
Ketika hal ini terjadi, benang-benang tersebut menjadi lebih panjang dan tipis
sehingga tahanan listriknya bertambah. Perubahan nilai tahanan ini sangat
kecil, sehingga diperlukan rangkaian khusus untuk mengukurnya.
Rumus:
Jika
panjang (l) suatu bahan berubah maka resitansi bahan tersebut akan berubah,
begitu pula jika luas permukaan (A) yang dilalui arus listriknya berubah.Sensor
strain gauge umumnya diaplikasikan pada jembatan whetston dan jembatan
penimbangan kendaraan. Pada jembatan Wheatstone persamaan sederhana tegangan
pada kabel AB jika jembatan Wheatstone tidak seimbang adalah sebagai berikut:
Keterangan:
GF
: Gauge Faktor
ΔR
: Perubahan resistansi karena pergangan
R
: Resistansi tanpa peregangan
ϵ
: regangan (strain)
L
: panjang bahan
A
: luas permukaan bahan
𝘱
: hambat jenis bahan
Karakteristik:
· Sensitivitas
yang cukup tinggi.grafik perubahan resistansi sensor terhadap pembebanan.
· Memiliki
ketelitian ± 1µm/m dalam range strain ±10%
· Output
selama periode pembacaan relatif tidak bergantung kepada temperature dan
parameter lainya.
· Strain
gauge dan peralatan pendukungnya rendah biaya dan dapat dipakai secara
luas.
· Sistem Strain gauge mudah
diinstal dan dioperasikan
2. IC OP AMP
Penguat
operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian
terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan
beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan
penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam
prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta
impedansi keluaran yang kecil.
Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak
berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo =
0 untuk Ein = 0)
  |
|
Grafik input dan output sensor |
3. Resistor
Resistor
atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai
hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat
arus listrik yang mengalir melaluinya. Satuan Resistor adalah Ohm
(simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi
listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah
seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang
mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.
Rumus
dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 +
….. + Rn
Rumus
dari Rangkaian paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 +
1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus
resistor dengan hukum ohm: R = V/I
· Buka aplikasi proteus
· Ambil komponen yang
dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutuhkan komponen berupa baterai, resistor, op
amp, load cell, relay, lamp, motor
· Rangkai setiap
komponen
· Ubah spesifikasi
komponen sesuai kebutuhan
· Tambahkan voltmeter
· Jalankan
rangkaian
Jika
ingin naik pesawat, kita harus meperhatika berapa berat dari koper yang
akan kita gunakan, biasanya koper yang akan di letakkan di dalam kabin tidak
boleh lebih berat dari 7 kg. Pada simulasi ini, strain gauge diganti dengan
load cell. Hal ini dilakukan karena tidak tersedianya strain gauge pada library
proteus. Prinsip kerja strain gauge adalah jika diberikan tekanan dari
sebuah benda, maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan tahanan
listriknya akan berubah. Prinsip kerja load cell adalah selama proses
penimbangan akan menimbulkan reaksi terhadap elemen logam pada load cell yang
mengakibatkan gaya secara elastis. Gaya yang ditimbulkan oleh regangan ini
dikonversi ke dalam sinyal elektrik oleh strain gauge (pengukur regangan) yang
terpasang pada load cell. Sinyal elektrik berupa tegangan yang dihasilkan
strain gauge sangat kecil sehingga dibutuhkan rangkaian penguat sinyal dengan
menggunakan operator amplifier.
Saat
tekanan atau beban yang diberikan berada dalam batas ukur, maka tegangan yang
dihasilkan oleh strain gauge pada load cell lebih kecil (Vo<3.6 mV).
Tegangan ini akan diperkuat menjadi 1000 kali oleh rangkaian operator amplifier
(Vo<3.6 V). Tegangan keluaran dari operator amplifier akan diteruskan menuju
relay, karena tegangan tersebut tidak memenuhi tegangan minimum untuk
mengaktifkan relay maka lampu tidak menyala karena tidak terhubung dengan
alternator.
Saat
tekanan atau beban yang diberikan berada luar batas ukur, maka tegangan yang
dihasilkan oleh strain gauge pada load cell lebih besar(Vo>=3.6 mV).
Tegangan ini akan diperkuat menjadi 1000 kali oleh rangkaian operator
ampilifier (Vo>=3.6 V). Tegangan keluaran dari operator amplifier akan diteruskan
menuju relay, karena tegangan tersebut memenuhi tegangan minimum untuk
mengaktifkan relay maka lampu akan menyala karena terhubung dengan alternator.
File rangkaian: disini
HTML: disini
Video:
Data sheet resistor: disini
Data sheet strain gauge:
Data sheet op amp:
Data sheet komponen:
Materi: disini
Data sheet load cell:
Data sheet Relay:
Data sheet Battery:
Data sheet Lamp:
Datasheet sensor photodioda: disini
Tidak ada komentar:
Posting Komentar