ISI PENDAHULUAN STRAIN GAGES TAHANAN LISTRIK JENIS-JENIS STRAIN GAGES KALIBRASI

PENGUKURAN REGANGAN

ISI PENDAHULUAN STRAIN GAGES TAHANAN LISTRIK JENIS-JENIS STRAIN GAGES PENGKONDISIAN SINYAL STRAIN GAGE KALIBRASI

APA ITU REGANGAN (STRAIN)?

lateral

axial

Regangan adalah besarnya deformasi sebuah benda akibat gaya yang diberikan Untuk gaya arah aksial dalam gambar di atas

∆L Satuan biasanya µε (εx10-6) εa = L

Karena fenomena regangan Poisson, D akan terkontraksi pada arah lateral, Dengan besar yg tergantung nilai rasio Poisson −ε ν= L

εa

ν adalah sifat material, contohnya, baja mempunyai 0.25≤ν≤0.3


MENGUKUR REGANGAN

Metode yg paling umum untuk mengukur regangan: menggunakan strain gage Strain gage adalah suatu alat di mana tahanan listrik Nya bervariasi proporsional dengan besarnya regangan Yang terjadi pada alat tsb. Strain gage yang paling Umum digunakan adalah bonded metallic strain gage Tahanan dari konduktor R=ρ

L A

ρ = resistivitas material konduktor L =panjang konduktor A = luas penampang konduktor

Jika persamaan ini didiferensialkan: A≈D dA dD ≈2 A D 2

ε t = −vε a

Maka persamaan menjadi :

Regangan lateral

dR dρ dL dA = + − R ρ L A dR dρ = + ε a (1+ 2ν ) ρ R

GAGE FACTOR Faktor strain gage, S didefinisikan sbg

dR dρ = + ε a (1+ 2ν ) ρ R dρ S = (1 + 2ν ) +

ρ

dR S=

R

εa

Nilainya sekitar 2 untuk strain gage logam

εa

Jika permukaan struktur dalam keadaan tegangan biaksial maka terjadi regangan Transversal yang akan mempengaruhi output strain gage yg dpt digambarkan dgn faktor gage transversal, St dR R St =

εt

and Sensitifitas transversal biasanya kecil (di bawah 0.01)

Kt =

St Sa


JENIS-JENIS STRAIN GAGE FOIL LOGAM

strain gage elemen tunggal

Rossete dua elemen

rossete tiga elemen

Digunakan dlm diafragma tekanan


SENSITIFITAS STRAIN GAGE

Pengukuran regangan melibatkan nilai yg sangat kecil (bbrp µε) maka untuk mengukur regangan, memerlukan pengukuran tepat dari perubahan tahanan yg sangat kecil Contoh: Untuk mengukur regangan sebesar 500 µε, dgn faktor strain gage= 2 maka ∆R=Sxε = 2x500 µε atau 0.1% Jika strain gage dgn R=120 Ω (umumnya strain gage untuk mengukur regangan) ∆R=0.12 Ω (perubahan tahanan yg sangat kecil) Untuk mengukur perubahan tahanan yg sangat kecil tsb, sebuah rangkaian jembatan diperlukan untuk mengubah perubahan tahanan yg kecil tsb menjadi perubahan tegangan

RANGKAIAN JEMBATAN STRAIN GAGE WHEATSTONE BRIDGE Untuk susunan jembatan Wheatstone  R3  R3 R1 − R4 R2  R4  Vs =  Vs Vo =  − ( )( ) R + R R R R R R R + + + 3 1 4  3 1 4   2  2

Jika mis strain gage adalah di R3 tahanan awal strain gage adalah R3i Untuk membalans jembatan maka R3iR1-R4R2=0, dan jika strain gage meregang R3=R3i+∆R3 Vo = Vs

R1∆R3 ( R2 + R3i + ∆R3 )( R1 + R4 )

∆R3 sangat kecil dibanding R3i dan dpt diabaikan Vo menjadi fungsi linier thd ∆R3 maka ε a = Vo

(R2 + R3i )2 Vs SR2 R3i

RANGKAIAN JEMBATAN PENUH

Jika semua tahanan adalah strain gages pada jembatan Wheatstone maka tegangan yg terukur adalah Vo =

Vs R2 R3  ∆R3 ∆R1 ∆R2 ∆R4    + − − 2  (R2 + R3 )  R3 R1 R2 R4 

ILUSTRASI Sebuah strain gage tunggal mempunyai tahanan nominal 120 Ω dan faktor strain gage sebesar 2.06. Untuk seperempat jembatan dengan tahanan tetap 120 Ω , berapakah tegangan output jika terjadi regangan sebesar 1000 µε untuk tegangan catu daya 3 V? solusi: Dgn persamaan

ε a = Vo

(R2 + R3i )2 Vs SR2 R3i

Vout (120 + 120) 2 1000 x10 = 3x 2.06 x120 x120 Vout = 1.544mV −6

SEVERAL BRIDGE ARRANGEMENT

Rangkaian jembatan 1/4

Rangkaian jembatan 1/2

Rangkaian jembatan penuh

Kompensasi temperatur Setiap perubahan tahanan pada RG akibat perubahan Temperatur akan dikompensasi oleh strain gage dummy Sehingga menghasilkan regangan hanya terjadi di gage aktif RG yang terdeteksi


METODE KALIBRASI

•Memberikan perubahan tahanan yg kecil ke gage dan menghitung regangan ekivalen pada gage menggunakan tahanan shunt yg paralel dengan gage •Memasang strain gage pada batang kantilever dan pada satu lengan dari jembatan Wheatstone dan mengamati defleksi jika regangan terjadi pada gage, kemudian dengan rumus defleksi untuk batang kantilever yg terdefleksi sebesar δ

TERIMA KASIH

ISI PENDAHULUAN STRAIN GAGES TAHANAN LISTRIK JENIS-JENIS STRAIN GAGES KALIBRASI

Recommend Documents