RANCANG BANGUN LOAD CELL SEBAGAI SENSOR GAYA PADA SISTEM UJI

Oleh

Dwi Purwanto*)

Abstrak

Makalah ini membahas tentang rancang bangun load cell sebagai komponen utama pada sistem uji. Pembahasan mencakup pemilihan bahan, perhitungan perencanaan, penempelan strain gage dan konfigurasi jembatan, verifikasi load cell serta metode kalibrasinya terhadap load cell dengan kapasitas 100 kN untuk beban kerja tarik-tekan. Verifikasi terhadap load cell dilakukan pasca fabrikasi untuk mengetahui kesesuaian antara perhitungan perencanaan dan aplikasi dilapangan.

Dari hasil verifikasi ditemukan bahwa terdapat penyimpangan regangan sebesar 96,838μ atau sekitar 12,64%. Sedangkan dari hasil kalibrasi menggunakan load cell standard Carl Schenc dengan mengacu pada British Standard 1610 part 1, 1992 dapat disimpulkan bahwa load cell hasil rancang bangun masuk kelas 2 untuk beban kerja 10 kN sampai 100 kN dengan ketidakpastian pengukuran Uc=0,362635 kN.

Kata kunci: rancang bangun load cell, verifikasi, metode kalibrasi.

Abstract

The main requirement of load cell as force censor beside must traceable to national or international standard, technically it should have linier relation between the force input and occurred tension in the area where the strain gage is set up and should be sensitive with worked force. In this working paper, explain about 100 kN capacity of load cell structure post for press worked.

For knowing the appropriate between design calculation result and fabrication result verification with measuring the amount of happened tension when loaded actually is done. We do the calibration refer to BS 1610: 1992 Standard, using 100 kN standard load cell by Carl Schenck with serial number 21374. From the result of calibration can be concluded that structure post load cell is appropriate with the requirement at BS 1610:part 1: 1992 for level 2 in the 10 until 100 kN of press load, with measuring uncertainty Uc=0,362635 kN.

Keywords: load cell manufacturing, verification, calibration method. I. PENDAHULUAN

Kebutuhan sensor pada sistem uji akan terus meningkat dan semakin rumit sejalan dengan kemajuan teknologi pengujian dan semakin bertambahnya jenis uji yang dibutuhkan industri. Jenis-jenis sensor yang sering dibutuhkan dalam pengujian antara lain sensor gaya (load cell), sensor pergeseran (displacement transducer), sensor tekanan

*) Peneliti Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur – BPPT

(pressure gage), sensor temperatur (thermocouple), sensor getaran (accelerometer) dan sensor lainnya. Kebutuhan akan peralatan tersebut saat ini masih banyak tergantung pada barang-barang impor, sehingga apabila teknologi rancang bangun sensor telah dapat diserap oleh industri maka akan berdampak pada semakin kecilnya ketergantungan kita terhadap produk luar negeri. Load cell dalam aplikasinya selalu disesuaikan dengan kondisi dan keadaan di lapangan. Dengan demikian kita dituntut untuk selalu melakukan inovasi mengenai bentuk dan model dari load cell agar didapat suatu hasil pengukuran yang mendekati kebenaran (accurate) serta handal. Atas dasar pemikiran itulah, maka pada makalah ini disajikan cara pembuatan, verifikasi dan kalibrasi load cell dengan beban kerja tarik-tekan sebagai dasar untuk pengembangan dan atau pembuatan load cell yang dapat memenuhi kebutuhan pengukuran atau pengujian dilapangan.

II. TEORI DASAR Load cell adalah sebuah transducer gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja. (1), untuk menentukan tegangan mekanis didasarkan pada hasil penemuan Robert Hooke, bahwa hubungan antara tegangan mekanis dan deformasi yang diakibatkan disebut regangan[2]. Regangan ini terjadi pada lapisan kulit dari material sehingga memungkinkan untuk diukur menggunakan sensor regangan atau strain gage

Gambar 1 Strain Gage Satu Sumbu

Strain gage adalah transducer pasif yang mengubah suatu pergeseran mekanis menjadi perubahan tahanan[3]. Strain gage logam dibuat dari kawat tahanan berdiameter kecil atau lembaran-lembaran kawat tipis yang di-etsa. Tahanan dari foil kawat atau logam ini berubah terhadap panjang jika bahan pada mana “gage” disatukan mengalami tarikan atau tekanan. Perubahan tahanan ini sebanding dengan regangan yang diberikan dan diukur dengan sebuah jembatan wheat-stone yang dipakai secara khusus. Sensitivitas sebuah strain gage dijelaskan dengan suatu karakteristik yang disebut gage factor, yang didefinisikan sebagai perubahan satuan tahanan dibagi perubahan satuan panjang[3].

L

LR

Rk

Δ

Δ= [1]

Oleh karena LLΔ adalah regangan ε, sehingga persamaan dapat dituliskan sebagai:

ε

RR

kΔ

= [2]

Perubahan RΔ pada konduktor yang panjangnya L dapat dihitung menggunakan persamaan tahanan:

2

4 dL

ALR π

ρρ == [3]

Tarikan terhadap konduktor menyebabkan pertambahan panjang LΔ dan pengurangan diameter dΔ secara bersamaan, demikian juga sebaliknya. Dengan demikian tahanan konduktor berubah dan dapat dihitung dengan persamaan berikut:

( )( )24 dd

LLRsΔ−Δ+

= πρ

( )( )22 24

1

ddddL

LLRs

Δ+Δ−

Δ+= πρ

sR( )

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ Δ+

Δ−

Δ+=

2

2

22

4 21/

/1

dd

dddd

LLL

πρ

=sR( )

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

Δ−

Δ+

021/

/1

2

24 d

ddd

LLL

πρ

sR ( )

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ Δ−

Δ+=

22

4 21/

/1

dddd

LLL

πρ [4]

Persamaan diatas dapat disederhanakan menggunakan bilangan poisson rasio µ, sehingga persamaan menjadi:

( )

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ Δ−

Δ+=

LLd

LLLRs

μπρ

21/

/12

4

[5]

Perubahan tahanan ini sebanding dengan regangan yang diberikan dan diukur dengan sebuah jembatan wheatstone yang dipakai secara khusus.

Gambar 2 Jembatan Wheatstone

Jembatan disebut setimbang bila beda potensial pada G (galvanometer) adalah 0 V. Kondisi ini terjadi bila tegangan dari node 1 ke 2 sama dengan tegangan dari node 4 ke 2. Atau dengan mendasarkan pada terminal lainnya, jika tegangan diari node 1 ke 3 sama dengan tegangan dari node 4 ke 3. Jadi jembatan dalam keadaan setimbang jika:

4411 RIRI = [6]

Jika arus galvanometer adalah 0 V, kondisi berikut juga dipenuhi:

2121 RR

VII+

== [7]

4334 RR

VII+

== [8]

Dengan mensubstitusi persamaan-persamaan diatas diperoleh:

4411 RIRI =

443

121

RRR

VRRR

V+

=+

Atau 43

4

21

1

RRR

RRR

+=

+

( ) ( )214431 RRRRRR +=+

24144131 RRRRRRRR +=+

4231 RRRR = atau 3

4

2

1

RR

RR

= [9]

Persamaan diatas merupakan bentuk yang telah dikenal dalam kesetimbangan jembatan Wheatstone(3).

III. RANCANG BANGUN LOAD CELL KAPASITAS 100 kN

Optimasi bentuk dan dimensi load cell dilakukan dengan memperhatikan dimensi ruang yang tersedia serta gaya atau beban yang akan bekerja. Untuk keperluan analisis tegangan dilakukan menggunakan simulasi metoda elemen hingga (finite element method). Beban yang diberikan pada model adalah beban kerja tekan sesuai dengan peruntukannya, sehingga dapat diketahui daerah paling besar terjadi konsentrasi tegangan serta beban maksimum yang masih diijinkan

Gambar 3 Analisa Tegangan Menggunakan FEM

Penampang load cell untuk beban kerja tekan dihitung dengan persamaan:

AF

=σ [10]

Eεσ = [11]

dimana:

=σ Tegangan [N/mm2] ε = Regangan [microstrain]

E = Modulus Elastisitas [N/mm2]

Dari substitusi persamaan [10] dan [11] dapat dihitung luas penampang load cell ( A ) sebagai berikut

EAF ε=

EFAε

= [12]

Load cell untuk beban kerja tarik-tekan adalah seperti terlihat pada Gambar 3.

Gambar 4 Load Cell untuk Beban Tekan Penampang load cell dibuat berbentuk cincin dengan maksud selain untuk

memperbesar permukaan load cell juga untuk memudahkan komponen lain terpasang dalam satu sumbu. Sedangkan lubang ulir M-8 digunakan untuk menghubungkan load cell dengan choosen plate agar load cell lebih fleksibel dipasang pada peralatan uji.

Material yang dipilih adalah ASSAB 760,(2) yang memiliki karakteristik mekanik material sebagai berikut: Tensile Strength = 65–80 kg/mm2 Yield Point = 35–45 kg/mm2 Elasticity Modul = 210.103 N/mm2

Perhitungan penampang load cell untuk beban rencana 100 kN, dengan regangan yang diharapkan (ε) = 0,1 %, dilakukan dengan memasukan harga F, ε dan E pada persamaan [12].

EFAε

=

=6

23 10.1000.10.210

000.100−

mmN

N

2190,476 mm=

Diameter load cell dihitung dengan persamaan:

)(4

22 dDA −=π [13]

Jika diameter lobang load cell (d) diambil 28 mm, maka diameter load cell (D), dapat diperoleh dengan memasukan harga A dan d kepersamaan:

2

4dAD += π [14]

Maka diperoleh diameter load cell (D) = 37,290 mm.

Dari persamaan [10], diperoleh harga tegangan yang bekerja pada beban maksimum:

( )22

4 dDF

AF

−== πσ

2/826,160 mmN=σ .

Sedang dari persamaan [11] diperoleh harga regangan:

Eεσ =

μμσε 838,765106 == xE

=.

Daerah elastis bahan umumnya terjadi pada tegangan yang menyebabkan regangan 0,2% atau 2000 µ(5)

IV. PEMASANGAN STRAIN GAGE Pada pembebanan murni seperti tekan, tarik, bending dan puntir dalam praktek jarang terjadi secara sendiri-sendiri, melainkan bekerja secara bersama-sama. Untuk kasus pembebanan kombinasi seperti ini diperlukan cara pemasangan strain gage dan pemilihan konfigurasi jembatan yang tepat. Selain itu pengaruh temperatur disekeliling juga harus diperhatikan. Perubahan temperatur akan menyebabkan load cell mengerut atau mengembang dan efeknya akan terlihat pada regangan yang terbaca pada alat ukur. Jika tidak dilakukan kompensasi regangan akibat perubahan temperatur, maka regangan akibat pembebanan tidak dapat dibedakan dari regangan akibat temperatur. Akibatnya hasil pengukuran tidak dapat dijamin keabsahannya. Untuk mengatasi hal tersebut pada penempelan strain gage ini dipakai konfigurasi jembatan penuh [3], yang dalam hal ini regangan akibat momen bending dan temperatur jika ada akan ikut terukur selain regangan akibat beban tekan ataupun tarik.

Gambar 5 Penempelan Strain Gage & Konfigurasi Jembatan

Gambar 6 Penempelan Strain Gage pada Load Cell

V. SENSITIVITAS LOAD CELL Sensitivitas load cell terhadap gaya yang bekerja dapat dihitung dengan cara sebagai berikut: Jika beban F diberikan maka regangan normal atau regangan longitudinal yang terjadi besarnya adalah:

EAF ε=

AEF

n =ε [15]

Sedang regangan transversal atau regangan lateral besarnya adalah:

n

t

εεμ −=

nt μεε −=

AE

Ft

με −= [16]

Perubahan regangan yang terjadi ini sebanding dengan perubahan tahanan pada strain gage, sehingga dapat diukur dengan jembatan wheatstone(4) seperti berikut ini:

Gambar 4 Load Cell & Tegangan Eksitasi

Jika pada node 2 & 3 dihubungkan dengan tegangan eksitasi Vs, maka pada node 1 & 4 akan timbul tegangan keluaran Vo. Perbandingan antara tegangan keluaran Vo dan tegangan eksitasi Vs, disebut sensitivitas load cell. Sedangkan harga Vo tergantung pada rasio R1 : R2 dan R3 : R4. Secara umum persamaannya adalah sebagai berikut:

43

4

21

1

RRR

RRR

VV

i

o

+−

+=

( )( )4321

4231

RRRRRRRR

VV

i

o

++−

= [17]

Dalam keadaan setimbang:

0=i

o

VV [18]

Keadaan ini dicapai jika:

4321 RRRR ===

Atau 4321 :: RRRR =

Jika 4321 ,,, RRRR bervariasi maka:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ Δ−

Δ+

Δ−

Δ=

4

4

3

3

2

2

1

1

41

RR

RR

RR

RR

ViVo

Dengan mensubstitusikan harga εk

RR=

Δ , sehingga diperoleh:

[ ]kViVo .

41

4321 εεεε −+−=

Dimana nεεε == 31 AEF

n =ε

tεεε == 42 EAF

t ..με −=

Maka:

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +++=

AEkF

AEkF

AEkF

AEkF

ViVo μμ

41

= ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +

AEkF

AEkF μ22

41

= ( )μ+12.41

AEkF

= ( )μ+121

AEkF

= ( )με +12

nk

= ( ) nk εμ .12

+

Harga poison rasio ( )μ untuk baja adalah 0,30. Harga faktor gage ( )k untuk strain gage tipe FLA-6-11adalah 2,11. Dengan demikian sensitivitas load cell adalah:

( ) ns

o kVV

εμ+= 12

= ( ) sμ809,765.30,01211,2

+

= V

mV050,1

Artinya: Jika load cell diberi tegangan eksitasi (Vs) sebesar 1 Volt pada beban maksimum (10 ton), load cell akan mengeluarkan out put (Vo) sebesar 1,050 mV. Jika tegangan eksitasi (Vs) sebesar 5 Volt, maka out putnya sebesar 5,25 mV.

VI. VERIFIKASI Verifikasi dilakukan dengan cara mengukur besarnya regangan yang terjadi pada load cell ketika dibebani secara aktual, agar diketahui kesesuaian antara hasil perhitungan dalam perencanaan dengan hasil fabrikasi. Pengambilan material yang tidak sesuai dengan spesifikasinya atau kegagalan dalam fabrikasi yang tidak saja disebabkan oleh faktor manusia (human error) akan tetapi lebih disebabkan oleh ketidak presisian peralatan maupun peralatan ukur yang digunakan dalam fabrikasi adalah menjadi penyebab utama ketidak sesuaian antara hasil perhitungan dalam perencanaan dengan hasil aktual dilapangan.

Metoda yang dilakukan untuk pengukuran regangan pada load cell adalah sebagai berikut: a. Load Cell hasil fabrikasi diletakan pada mesin tekan 980 kN, Tipe KP 100, Merk

Bley Geratebau Eschwege.

Gambar 8 Verifikasi Load Cell Hasil Fabrikasi

b. Hubungkan pengkondisi sinyal dengan kalibrator menggunakan kabel load cell.

Gambar 9 Hubungan Pengkondisi Sinyal & Kalibrator

c. Sesuaikan penunjukan jumlah chanel, satuan beban dan regangan, tipe jembatan, k factor strain gage dll pada pengkondisi sinyal.

d. Posisikan switch selector kalibrator pada 1 mv/v dan posisi 100 %. Penunjukan harga pada pengkondisi sinyal harus sesuai dengan harga regangan yang terjadi dengan system konfigurasi yang digunakan load cell yaitu:

( ) VsVo

kn .4.12

1μ

εε+

==

Jika VmVVsVo /1= atau ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛1000

1 , maka

( ) 10001

24

3,0121+

== nεε 610.2600

21000

1.24.

6,21 −== .769μ=

Jika penunjukan tidak sesuai, maka program coefisient factor pada data pengkondisi sinyal harus diubah. e. Setelah prosedur 2 s/d 4 seslesai, selanjutnya kabel yang terhubung ke kalibrator

dilepas dan dihubungkan ke load cell hasil fabrikasi.

Gambar 10 Hubungan Pengkondisi Sinyal & Load Cell Fabrikasi f. Nol kan posisi pengkondisi sinyal untuk mendapatkan harga nol dari load cell, dan

pengukuran regangan siap dilaksanakan. g. Berikan 3 (tiga) seri pembebanan tekan secara bertahap sedangka tiap seri

pembebanan terdiri dari 10 kN s/d 100 kN. h. Untuk setiap tahap pembebanan hasilnya di catat sesuai dengan yang ditunjukan

pengkondisi sinyal. Hasil pengukuran ditunjukan pada Tabel 1.

Tabel 1 Hasil Pengukuran Regangan

Regangan (μ) Beban ( kN ) I II III

10 20 30 40 50 60 70 80 90

100

70 137 204 270 336 403 469 535 602 669

69 137 204 270 337 403 469 536 602 668

70 137 204 270 337 403 469 536 602 669

Nilai regangan pada Tabel 1, adalah merupakan nilai yang sudah tidak lagi terpengaruh oleh adanya panas temperature kamar dan panjangnya kabel antara load cell dan peralatan pengkondisi sinyal, sehingga tidak perlu lagi dikoreksi perbedaan sistem kepekaan strain gage (gage factor) dan sistem alat, (device factor), oleh sebab koreksi kedua sistem tadi sudah dimasukan pada saat memprogram pengkondisi sinyal. Dari data hasil pengukuran regangan, untuk beban maksimum 100 kN adalah 669 μ. Sedangkan dari hasil perhitungan untuk beban 100 kN besarnya regangan adalah 765,838 μ. Disini terdapat selisih regangan sebesar 96,838 μ atau sekitar 12,64 %.

Dari data hasil pengukuran untuk beban 100 kN tegangan yang terjadi pada load cell adalah:

εσ E= , 6

23 10.66910.210 −= mm

Nσ

249,140 mmN=

Sedangkan dalam perhitungan desain tegangan yang terjadi adalah sebesar 160,82 N/mm2. Disini ada selisih tegangan sebesar 20,33 N/mm2. Dengan demikian dari hasil verifikasi didapat adanya ketidaksesuaian antara perhitungan desain dengan pengukuran beban aktual dilapangan. Kemungkinan penyebabnya adalah: • Proses pembubutan dilakukan hanya dengan menggunakan mesin bubut

konvensional. • Penempelan strain gage dilakukan hanya dengan menggunakan kekuatan

penekanan ibu jari. VII. KALIBRASI Untuk dapat diaplikasikan sebagai sensor pada sistem uji, sensor hasil fabrikasi harus dikalibrasi menggunakan peralatan kalibrasi yang tertelusur (traceable) ke standar nasional maupun internasional.

Gambar 11 Kalibrasi Load Cell

Langkah-langkah kalibrasi: a. Buat rangkaian sistem kalibrasi sedemikian rupa sehingga keseluruhan gaya

aksial dapat diterima secara merata, seperti ditunjukan pada gambar berikut ini.

Gambar 11 Rangkaian Sistem Kalibrasi

b. Hidupkan tegangan listrik ±10 menit hingga penunjukan pengkondisi sinyal stabil. c. Kalibrasi load cell standar dengan menggunakan kalibrator dengan susunan seperti

ditunjukan pada gambar berikut ini.

Gambar 12 Rangkaian Kalibrasi Load Cell Standar Menggunakan Kalibrator

Oleh karena sensitivitas load cell standar 100 kN = 1,474 mv/v, Maka, Jika load cell diberi sinyal kalibrasi 1 mv/v, pengkondisi. sinyal harus menunjukan.

84,67100474,11

=× kN

Jika tidak, putar gain sampai pengkondisi sinyal menunjukan 67.84. Nolkan kalibrator, pengkondisi sinyal harus nol, jika tidak nolkan dan ulangi lagi hingga didapat harga yang diinginkan. d. Hubungkan kabel pengkondisi sinyal ke load cell standar serta pengkondisi sinyal

ke load cell hasil fabrikasi, seperti ditunjukan pada gambar berikut, kemudian keduanya di nolkan. (zero setting).

Gambar 13 Rangkaian Kalibrasi Load Cell Fabrikasi

e. Lakukan pembebanan ±50% dari beba maksimal (50 kN). Penunjukan pada pengkondisi sinyal hasil fabrikasi harus 50,00 kN. Jika tidak putar gain sampai didapat harga 50,00 kN.

f. Nolkan beban sampai load cell standar menunjukan harga 0,00 pada pengkondisi sinyalnya. Saat beban nol, load cell hasil fabrikasi harus nol. JIka tidak, nolkan dan ulangi tahap pembebanan 50 % hingga didapat harga yang diinginkan.

g. Lakukan pemanasan 3 (tiga) kali dengan cara membebani load cell sampai kapasitas maksimumnya, sambil mengamati penunjukan load cell pada pengkondisi sinyal. Jika menyimpang ulangi poin 5 (lima).

h. Lakukan pembebanan tahap demi tahap sebanyak tiga seri pembebanan, dengan tiap seri terdiri dari 10 taha pembebanan.

i. Catat data hasil kalibrasi. Tabel 2 Data Kalibrasi Load Cell

Penunjukan Alat Penunjukan Standar

( kN ) I II III 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90

100 0

0,00 10,20 20,24 30,15 39,94 49,66 59,37 69,05 78,70 88,34 98,00 0,03

0,00 10,19 20,21 30,10 39,92 49,67 59,37 69,02 78,69 88,35 98,01 0,02

0,00 10,19 20,21 30,12 39,94 49,70 59,37 69,02 78,71 88,37 98,01 0,02

VIII. ANALISA HASIL KALIBRASI Dari data kalibrasi dapat dihitung antara lain: a. Rata-rata penunjukan alat.

Χ3

321 Χ+Χ+Χ=

b. Kesalahan relative.

%1001

×ΧΧ−Χ

=Fc

c. Mampu ulang relative.

%100min ×ΧΧ−Χ

= maksb

Tabel 3 Analisa Hasil Kalibrasi

(Χ ) ( Fc ) ( b ) %

0 10,19 20,22 30,12 39,93 49,68 59,37 69,03

0,00 -1,93 -0,10 -0,41 0,17 0,65 1,05 1,39

0,00 0,10 0,15 0,17 0.05 0,08 0,00 0,04

78,70 88,35 98,01 0,05

1,63 1,83 1,99 0,05

0,03 0,03 0,01 0,00

Tabel 4 Klasifikasi Alat Menurut B S 1610 Part 1; Tahun 1992(5)

Nilai maksimum yang diijinkan terhadap alat Kelas

Mampu ulang Relative (%)

Kesalahan relative (%)

Kesalahan titik nol

Relative (%) 0,5 1 2

0,5 1,0 2,0

± 0,5 ± 1,0 ± 2,0

± 0,1 ± 0,2 ± 0,4

Dari Tabel diatas dapat diketahui bahwa load cell hasil masuk kelas 2 untuk beban 10 kN hingga 100 kN sesuai dengan klasifikasi alat menurut B S 1610 part 1; tahun 1992. d. Nilai gaya sebenarnya dapat diperoleh dengan memasukan nilai X (nilai standar) ke

persamaan regresi derajat 3. Y = 3E - 0,6X3 - 0,0008X2 +1,023X + 0,0281

e. Sedang residual (r), diperoleh dengan mengurangi setiap hasil penunjukan load cell dengan nilai Y, seperti terlihat pada Tabel 5, dibawah ini.

Tabel 5 Analisa Polinom Derajat 3

Y = 3E – 0,6X3 – 0,0008X2 + 1,023X + 0,0281 Residual ^2 Nilai regresi

standar Nilai regresi

Alat I II III 0,00

10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00

100,00

0,03 10,18 20,19 30,08 39,86 49,55 59,18 68,75 78,28 87,81 97,33

0,001 0,000 0,002 0,005 0,006 0,011 0,038 0,092 0,173 0,286 0,451

0,001 0,000 0,000 0,000 0,004 0,014 0,038 0,074 0,165 0,297 0,465

0,001 0,000 0,000 0,002 0,006 0,022 0,038 0,074 0,181 0,319 0,465

f. Standar deviasi (σ), diperoleh dengan menggunakan rumus:

( ) ( ){ }AVxrx /1Σ=σ

( ) ( ){ }An Vx /....... 222

21 Χ++Χ+Χ=σ

( ) .34586415,0=xσ

dimana: AV = n – 3 n = jumlah data. 3 = koefisien regresi.

g. Ketidakpastian Tipe A ( AU ), yakni sama dengan standar deviasi.

AU = 0,34586415.

h. Ketidakpastian Tipe B ( BU ), diperoleh dari harga load cell standard dibagi kc (faktor cakupan) yang dicari dalam selebaran –T student.

BU = 0,109005 i. Ketidakpastian Tipe C, dihitung menggunakan rumus:

( ) ( ) ( ){ }222BresolusiA UUUUc ++=

362635,0=Uc dimana: resolusiU = Resolusi /2 / V3.

j. Ketidakpastian dengan tingkat kepercayaan (confidence level) 95%, (U95), dicari menggunakan rumus:

UckU c .95 =

73978,095 =U

k. Derajat kebebasan efektif (Vef) dengan tingkat keandalan 20 % adalah

( )

( ) ( ) ( )N

N

B

B

A

Aeff

VU

VU

VU

UcV 444 .....

4

++=

9493,31=effV

IX. KESIMPULAN Dari hasil rancang bangun diatas dapat disimpulkan bahwa : 1. Teknologi rancang bangun load cell sudah harus dikembangkan pada sektor

industri dalam negeri. 2. Untuk mengeleminir ketidaksesuaian antara perhitungan perencanaan dan aplikasi

dilapangan pembuatan load cell harus dilakukan menggunakan mesin atau peralatan presisi tinggi (Computer Numerical Control).

3. Hasil rancang bangun load cell dengan kapasitas 100 kN untuk beban kerja tarik-tekan masuk kedalam kelas 2, sesuai dengan B S 1610 part 1; tahun 1992 dengan Nilai ketidakpastian pengukuran Uc = 0.362635 kN.

4. Untuk dapat diaplikasikan di industri kalibrasi terhadap load cell harus dilakukan di Laboratorium Kalibrasi yang sudah terakreditasi, sehingga mendapatkan sertifikat kalibrasi sebagai legal formal terhadap penggunaan load cell tersebut.

DAFTAR PUSTAKA 1. Sutanto, " Teknik Instrumentasi", Dosen Fakultas Teknik Universitas Indonesia, UI

PRESS 1999. 2. "Assab Machinery Steel" PT.TIRA AUSTENITE INDUSTRIAL ESTATE

PULOGADUNG, 2000. 3. Weni Wijatmoko Harjoprayitno, Dr., “Analisa Tegangan Eksperimental Dengan

MeToda Strain Gage”. Laboratoria Uji Konstruksi, 2002. 4. Mardianto, Dr., "Mata Kuliah Instrumentasi Electric", Sekolah Tinggi Teknologi

Mutu Muhammadiyah, 2004. 5. British Standard, “Material Testing Machines and Force Verification Equipment”,

BS 1610: Part 1; 1992.