Strain Gauge (strain sensing)

1
Strain Gauge (strain sensing)
2
Strain Gauge (strain sensing) Strain adalah
rasio antara perubahan panjang benda dengan
panjang benda mula2 dengan dimensi mm/mm
3
ada 2 macam yaitu 1.    Bonded strain gauge
2.    semikonduktor strain gauge.
Resistance strain gauge pada konduktor uniform
dengan luas penampang A dan panjang L yang
terbuat dari material dengan resistivitas ?.
Resistansi dari konduktor tersebut dapat
dituliskan sebagai berikut
Jika kemudian konduktor tersebut ditarik hingga
bertambah panjang ataupun ditekan sehingga
menysut panjangnya, maka resistansinya akan
berubah.
4
Ini disebabkan karena dimensinya yaitu panjangnya
dan juga luas penampangnya berubah dan juga
disebabkan karena sifat dasar dari material yang
disebut Piezoresistance yang menunjukkan
dependence resistivity ? terhadap strain
mekanis.Untuk mencari bagaimana perubahan dR
terhadap R pada parameter2 dasar, maka dilakukan
diferensiasi persamaan resistansi.
5
    Gauge Factor    
unit strain
 
Gauge Factor      
axial strain
6

transverse strain 
Poisson ratio  dengan eA
dan eT mempunyai tanda yang berlawanan.
Pada prakteknya nilai G dan R dihitung oleh
pabrik pembuat strain gauge dan kemudian Gauge
Factor didefiniskan sebagai
dan dapat ditulis sebagai
7
        unbonded dan bonded metal wire  
bonded metal foil        vacuum and sputter
deposited thin metal        Bonded and diffused
semiconductor
Tipe dan konstruksi strain gauge
Penggunaan dalam rangkaian metode normal untuk
mendeteksi dan mengukur perubahan resistansi
adalah dengan cara meletakkan strain gauge pada
lengan dengan kondisi awal setimbang pada
jembatan Whetstone dan kemudian mengukur besarnya
ketidak setimbangan tegangan yang terjadi. Lengan
dari Bridge tesrsebut dapat berupa strain gauge
yang aktif dengan lengan lainnya resistor yang
ekivalen nilainya.
8
Dapat juga strain gauge ditempatkan pada
posisi        uniaxial tension       
uniaxial compression        equal and opposite
strain
Adapun konfigurasi rangkaian Bridge yg dapat
dibuat adalah         quarter bridge        
Half Bridge         Full Bridge
Quarter bridge menggunakan single strain gauge
tegangan output yang diperoleh adalah
9
Half Bridge menggunakan Dua strain gauge
tegangan output yang diperoleh adalah
10
Full Bridgemenggunakan Empat buah strain gauge
tegangan output yang diperoleh adalah
Prinsip kerja strain gauge Pada bonded strain
gauge terdiri atas kawat halus yang panjang yang
ditata dan dibentuk sedemikian sehingga membentuk
grid dan kemudian direkatkan pada selembar
plastik atau polyester. Jadilah dia sensor strain
gauge.
11
Untuk aplikasinya maka sensor tersebut direkatkan
pada permukaan yang akan dimonitor. Jika benda
yang dimonitor bertambah panjang karena ditarik
maka sensor tersebut juga akan turut bertambah
panjang . Ini dapat terjadi karena bagian benda
yang dimonitor tersebut adalah bagian yang
terlemah dan pada bagian tersebut sensor
direkatkan secara kuat. perpubahan panjang
tersebut proporsional dengan prubahan
resistansinya dan berbanding terbalik dengan
diameter kawat.
12
bertambah panjang karena ditarik (tension)
ataupun bertambah pendek karena ditekan
(compression).
Bonded strain gauge secara nyata harus memenuhi
kondisi tersebut yaitu kawatnya dapat bertambah
panjang ataupun dapat memendek dan berkurang
diameter kawatnya ataupun bertambah diameter
kawatnya dengan adanya gaya luar pada sensor. Ini
berarti resistansi sensor akan berubah dengan
naik resistansinya jika ditarik dan turun
resistansinya jika ditekan (compressed)
13
Pada piezoresistance sensorkarena bahan sensor
adalah dari kristal maka perubahan resistansi
terjadi karena adanya gaya dari luar yang
mengakibatkan deformasi kristal dan in berakibat
terjadinya perubahan resistansi dari kristal.
Piezoelectric strain gauge bahan semikonduktor
diletakkan diantara 2 keping metal. Bahan nya
adalah Quartz, yang akan menghasilkan arus yang
proporsional dengan gaya yang diterima sensor
tersebut.
14
Gambaran aplikasi sensor strain gauge pada
pemantauan beban pada lift
Gambaran aplikasi sensor strain gauge pada
pemantauan beban penimbang timbangan
15
Aplikasi sensor strain gauge untuk beberapa
kegunaan
Sensor strain gauge sebagai sensor tekanan udara