ALAT UKUR GAYA & ALAT UKUR GAYA & BERATBERAT

TujuanTujuan PelatihanPelatihan::SetelahSetelah selesaiselesai pelatihanpelatihan iniinidiharapkandiharapkan pesertapeserta pelatihanpelatihan dapatdapatmenjelaskanmenjelaskan caracara kerjakerja berbagaiberbagaimacammacam trandusertranduser gayagaya dandan alatalat ukurukurgayagaya//beratberatgayagaya//beratberat

MATERI PELATIHANMATERI PELATIHAN

PendahuluanPendahuluan Massa, Gaya & BeratMassa, Gaya & Beratyy Satuan & konversi satuanSatuan & konversi satuan Timbangan massa & timbangan beratTimbangan massa & timbangan berat

Transduser GayaTransduser Gaya Strain GaugeStrain Gauge TranduserTranduser PiezoelektrikPiezoelektrik LVDTLVDT

PENDAHULUANPENDAHULUAN

Hukum NewtonHukum Newton FF = gaya= gaya pp = momentum benda= momentum benda tt = waktu= waktu mm = massa benda= massa benda vv = kecepatan benda= kecepatan benda aa = percepatan benda= percepatan benda

G ( )G ( ) Gaya Berat (Berat)Gaya Berat (Berat) W = gaya beratW = gaya berat g = percepatan gravitasig = percepatan gravitasi g = percepatan gravitasig = percepatan gravitasi

S SSS SSSATUAN MASSASATUAN MASSA

Definisi :Definisi : 1 kg (1 kilogram) = massa 1 dm1 kg (1 kilogram) = massa 1 dm33 air air g ( g )g ( g )

pada temperatur kerapatan pada temperatur kerapatan maksimumnyamaksimumnya

K i t K i t Konversi satuan :Konversi satuan : 1 lb (1 pond) = 0,453 592 37 kg1 lb (1 pond) = 0,453 592 37 kg

1 k 2 204 62 lb1 k 2 204 62 lb 1 kg = 2,204 62 lb1 kg = 2,204 62 lb

SSSATUAN BERATSATUAN BERAT

Konversi satuan panjang :Konversi satuan panjang : 1 ft (1 kaki) = 30,48 cm1 ft (1 kaki) = 30,48 cm( )( ) 1in. (1 inci) = 25,4 mm1in. (1 inci) = 25,4 mm

Konversi satuan gaya :Konversi satuan gaya :g yg y 1 pdl (1 pondal) = 0,138 255 N1 pdl (1 pondal) = 0,138 255 N

1 N = 1 kg m/s1 N = 1 kg m/s2222 1 pdl = 1 lb ft/s1 pdl = 1 lb ft/s22

Timbangan MassaTimbangan Massa

WW11 LL11 = W= W22 LL2211 11 22 22 mm11gLgL11 = m= m22gLgL2 2 mm11 = m= m22LL22/L/L11

Timbangan BeratTimbangan Berat

Persamaan dinamik:Persamaan dinamik: Persamaan dinamik:Persamaan dinamik:

Kondisi setimbang:Kondisi setimbang: Kondisi setimbang:Kondisi setimbang:

S G GS G GSTRAIN GAUGESTRAIN GAUGE

PrinsipPrinsip: : resistansi bahan penghantar resistansi bahan penghantar listrik akan berubah jika bahan listrik akan berubah jika bahan tersebut mengalami perubahan tersebut mengalami perubahan panjangpanjang..T b t d i l t T b t d i l t Terbuat dari logam atau Terbuat dari logam atau semikonduktorsemikonduktor..B b t k ti f i ih B b t k ti f i ih Berbentuk seperti wafer pipih yang Berbentuk seperti wafer pipih yang dapat disatukan ke berbagai bahan.dapat disatukan ke berbagai bahan.

S GS GBentuk Strain GaugeBentuk Strain Gauge

S GS GTeori Strain GaugeTeori Strain Gauge

= resistivitas (tahanan spesifik)= resistivitas (tahanan spesifik) = tegangan mekanik (stress)= tegangan mekanik (stress)

EE d l l ti it ( d l Y )d l l ti it ( d l Y ) EE = modulus elastisitas (modulus Young)= modulus elastisitas (modulus Young) = regangan (strain)= regangan (strain) = bilangan Poisson= bilangan Poisson CC = konstanta Bridgman= konstanta Bridgman G G = faktor gauge= faktor gauge

Rumus Dasar SG & Rumus Dasar SG & BatasanBatasan

Strain Gauge Logam:Strain Gauge Logam: R/R = GR/R = G Perubahan kecil: R = RPerubahan kecil: R = Roo(1+G(1+G))

Strain Gauge Semikonduktor:Strain Gauge Semikonduktor:Ti PTi P R/RR/R 119 5 119 5 4 4 22 Tipe PTipe P : : R/RR/Roo = 119,5 = 119,5 + 4 + 4 22

Tipe NTipe N : : R/RR/Roo = = --110 110 + 10 + 10 22 Batas Elastis:Batas Elastis: Batas Elastis:Batas Elastis:

LogamLogam 40.00040.000 (4%)(4%) Semikonduktor Semikonduktor 3.0003.000 (0,3%)(0,3%)Semikonduktor Semikonduktor 3.0003.000 (0,3%)(0,3%)

SGSGKarakteristik Dasar SGKarakteristik Dasar SG

Parameter Logam Semikonduktor

R k ( ) 0 1 /d 40 000 0 001 /d 3000Range pengukuran () 0,1 s/d 40.000 0,001 s/d 3000

Faktor gauge 1,8 s/d 2,35 50 s/d 200

Resistansi () 120, 350, 600, 5000 1000 s/d 5000

Toleransi resistansi (%) 0,1 s/d 0,2 1 s/d 2

Ukuran (mm) 0,4 s/d 150 (standar 3 s/d 6) 1 s/d 5

SGSGKarakteristik Bahan SGKarakteristik Bahan SG

Material Komposisi G ().cmKoef.Temp. Resistansi (ppm/oF)

Temp. Maks. (oF)

Nichrome V 80%Ni; 20%Cr 2,0 108 220 2000

Constantan;Copel;Advance

45%Ni; 55%Cu 2,0 49 6 900

Isoelastic36%Ni; 8%Cr; 0,5%Mo; F i d

3,5 112 260 ---Fe remainder

Karma 74%Ni; 20%Cr; 3%Al;3%Fe 2,4 130 10 1500

Manganin 4%Ni; 12%Mn; 84%Cu 0,47 48 6 ---g ; ; ,

Platinum-Iridium 95%Pt; 5%Ir 5,1 24 700 2000

Monel 67%Ni; 33%Cu 1,9 42 1100 ---

Nickle 100%Ni -12 7,8 3300 ---

Platinum 100%Pt 4,8 10 1670

TRANSDUSER TRANSDUSER OOPIEZOELEKTRIKPIEZOELEKTRIK

Bahan Piezoelektrik adalah Bahan Piezoelektrik adalah bahan yang molekul molekulnya bahan yang molekul molekulnya y g yy g ytersususn rapi dan mempunyai tersususn rapi dan mempunyai polaritas tertentu. polaritas tertentu. pp

Bahan piezoelektrik akan Bahan piezoelektrik akan menghasilkan tegangan listrik menghasilkan tegangan listrik menghasilkan tegangan listrik menghasilkan tegangan listrik yang berubah jika dikenai yang berubah jika dikenai perubahan gaya tekan atapun perubahan gaya tekan atapun perubahan gaya tekan atapun perubahan gaya tekan atapun gaya regang.gaya regang.

Teori PiezoelektrikTeori Piezoelektrik

V V = perubahan tegangan listrik= perubahan tegangan listrik F F = perubahan gaya= perubahan gaya KK = konstanta= konstanta KK = konstanta= konstanta

Karakteristik Karakteristik PiezoelektrikPiezoelektrik Terbuat dari bahan kristal yang tidak Terbuat dari bahan kristal yang tidak

simetrissimetris QuartzQuartz QuartzQuartz Garam RochelleGaram Rochelle Barium TitanitBarium Titanit

Tidak memerlukan catu daya dari Tidak memerlukan catu daya dari luar (membangkitkan tegangan luar (membangkitkan tegangan sendiri)sendiri)sendiri)sendiri)

Kelemahan: Kelemahan: Tidak dapat mengukur kondisiTidak dapat mengukur kondisi--kondisi statikkondisi statik Tegangan keluaran juga dipengaruhi oleh Tegangan keluaran juga dipengaruhi oleh

variasi temperatur dari kristalvariasi temperatur dari kristal

LVDT (Linear Variable LVDT (Linear Variable ff f )ff f )Differential Transformer)Differential Transformer)

LVDT LVDT adalah tranduser yang memanfaatkan adalah tranduser yang memanfaatkan sifat induktansi bahan transformator yang sifat induktansi bahan transformator yang b b h jik i ti d t f t b b h jik i ti d t f t berubah jika inti pada transformator berubah jika inti pada transformator tersebut diubah. tersebut diubah.

JikaJika padapada lilitanlilitan primerprimer diberidiberi amplitudoamplitudoJikaJika padapada lilitanlilitan primerprimer diberidiberi amplitudoamplitudotegangantegangan tetaptetap dandan dengandengan menggesermenggeser intiintipadapada bahanbahan transformatortransformator listriklistrik iniini makamakapadapada sisisisi sekundersekunder akanakan didi dapatkandapatkanpadapada sisisisi sekundersekunder akanakan didi dapatkandapatkanberbagaiberbagai perubahanperubahan amplitudoamplitudo teganganteganganyangyang bergantungbergantung padapada panjangpanjang pendeknyapendeknyageserangeseran intiinti..

Teori LVDTTeori LVDT

MM = induktansi bersama yang mengenai= induktansi bersama yang mengenai MM11 = induktansi bersama yang mengenai= induktansi bersama yang mengenaikumparan sekunder 1kumparan sekunder 1

MM22 = induktansi bersama yang mengenai= induktansi bersama yang mengenai22 y g gy g gkumparan sekunder 2kumparan sekunder 2

Karakteristik LVDTKarakteristik LVDT

Jika MJika M11 mengecil, maka Mmengecil, maka M22 membesar.membesar. Jika MJika M22 mengecil, maka Mmengecil, maka M11 membesar.membesar.Jika MJika M22 mengecil, maka Mmengecil, maka M11 membesar.membesar.