PENGUKURAN REGANGAN
advertisement
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 ISI PENDAHULUAN STRAIN GAGES TAHANAN LISTRIK JENIS-JENIS STRAIN GAGES PENGKONDISIAN SINYAL STRAIN GAGE KALIBRASI 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 ISI PENDAHULUAN STRAIN GAGES TAHANAN LISTRIK JENIS-JENIS STRAIN GAGES PENGKONDISIAN SINYAL STRAIN GAGE KALIBRASI JENIS-JENIS STRAIN GAGE FOIL LOGAM strain gage elemen tunggal Rossete dua elemen rossete tiga elemen Digunakan dlm diafragma tekanan ISI PENDAHULUAN STRAIN GAGES TAHANAN LISTRIK JENIS-JENIS STRAIN GAGES PENGKONDISIAN SINYAL STRAIN GAGE KALIBRASI 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 ISI PENDAHULUAN STRAIN GAGES TAHANAN LISTRIK JENIS-JENIS STRAIN GAGES PENGKONDISIAN SINYAL STRAIN GAGE KALIBRASI 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
