6

BAB II

DASAR TEORI

2. 1 Strain gauge

Strain gauge merupakan sensor yang hambatannya bervariasi dengan

tegangan yang diberikan, sensor ini mengubah gaya, tekanan, tegangan, berat, dan

lainnya menjadi perubahan resistansi listrik yang kemudian dapat di ukur. Strain

gauge adalah salah satu sensor terpenting dari teknik pengukuran yang menerapkan

pengukuran kuantitas mekanis.

Sensor ini pada umumnya adalah sensor tipe kawat logam, dimana

konfigurasi dari grid terbentuk melalui proses photoeching. Karena proses

yang simple, maka dapat dibentuk ukuran dari gauge yang bervariasi. Untuk

ukuran panjang strain gauge yang terkecil sebesar 0,20 mm, dan yang terbesar

sebesar 102 mm. Tahanan strain gauge dengan ukuran umum sebesar 120 mm

dan 350 ohm, selain itu ada strain gauge dengan tujuan khusus yang

tersedia sebesar 500, 1000, dan 1000 ohm (U.A.Bakshi, 2008). Berikut

merupakan gambar strain gauge dibawah ini:

Gambar 1. Sensor Strain Gauge

(Sumber: www.showa-sokki.co. jp/)

7

2.1.1 Jenis - Jenis Strain Gauge

a. Semikonduktor Strain GaugePada tahun 1970 sensor strain

gauge semikonduktor pertama di kembangkan untuk digunakan

dalam industry otomotif. Sensor ini mempunyai beberapa ciri dan

fungsi sebagai berikut:

1) Strain gauge tipe ini didasarkan pada efek piezoresistive silikon

atau germanium dan mengukur perubahan resistensi dengan

stress sebagai opposite dari regangan, tidak seperti strain gauge

lainnya.

2) Tidak dukungan yang tersedia untuk wafer element dan

penempelan pada permukaan yang tegang perlu perawatan

ekstra karena memiliki lapisan epoxy yang tipis untuk

memasangnya.

3) Ukuran dari semikonduktor strain gauge jauh lebih kecil dan

harganya jauh lebih rendah dari strain gauge berbahan metalik

foil.

Gambar 2 Semikonduktor strain gauge

(Sumber: http://id.top-weigh.com/)

8

b. Thin-Film Strain Gauge

Strain gauge jenis ini memiliki bentuk yang lebih maju dari

jenis strain gauge lainnya, karena tidak memerlukan adhesive

bonding. Sensor ini dibuat dengan terlebih dahulu mendepositkan

insulasi listrik, pada umumnya keramik ke permukaan logam yang

tertekan dan kemudian mendepositkan strain gauge ke lapisan

insulasi tersebut.

2.1.2 Cara Kerja Strain Gauge

Strain gauge merupakan rangkaian logam tipis berliku yang

direkatkan dipermukaan suatu struktur. Jika kawat diberi beban, maka

diperoleh regangan yang kemudian ditransmisikan ke foil grid. Tahanan

diperoleh pada kawat akan berubah berbanding lurus sesuai dengan

regangan induksi pembebanan.

Beban yang diterima material pengujian, selain menghasilkan

perubahan sifat resistansi elektrik material juga menimbulkan perubahan

bentuk pada material uji.

Penempelan strain gauge pada material pengujian menggunakan

perekat isolatif dengan arus listrik, lalu strain gauge dapat memperoleh

perubahan resistansi dimana ukurannya berbanding lurus pada deformasi

kawat.

Apabila ada suatu gaya yang dihasilkan, maka perubahan resistansi

ajan sesuai dengan gaya yang diberikan. Cara kerja dari penggunaan

resistansi elektrik pada strain gauge adalah fakta bahwasanya resistansi dari

9

perubahan yang terjadi pada kawa logam untuk fungsi tegangan, meningkat

serta menurun dengan adanya gaya. Perubahan pada resistansi diukur

menggunakan suatu rangkaian listrik berupa Wheatstone Bridge. Strain

gauge melekat pada benda uji dan kemudian di tekanan yang sama seperti

benda uji yang dalam proses pengujian (U.A.Bakshi, 2008).

2. 2 Arduino Uno

Arduino Uno ialah salah satu jenis Arduino yang murah, mudah didapat,

dan sering digunakan dalam dunia elektronika. Arduino Uno dibekali dengan

mikrokontroler ATMEGA328P dan versi terakhir yang dibuat adalah versi R3.

Modul ini sudah dilengkapi dengan berbagai macam hal yang dibutuhkan untuk

mendukung mikrokontroler untuk bekerja. ATMEGA328P yang sudah terbentuk

modul Arduino uno seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 3 Konfigurasi Arduino Uno

(Sumber: https://www.arduino.cc/en/main/boards)

ATMega328 merupakan mikrokontroler buatan dari Atmel yang memiliki

arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer). Dimana dalam setiap proses

10

akusisi data͔ ͔lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instructure Set

Computers)

Gambar 4 Pinout ATMega328 model DIP

Gambar 5 Pinout ATMega328 model SMD

(Sumber: https://www.hobbytronics.co.uk)

2.1.3 Karakteristik ͔Arduino Uno ͔

ATMega328 mempunyai karakteristik di antaranya͔:

a. Mempunyai 130 jenis instruksi ͔ yang hampir keseluruhannya

dieksekusi dalam satu siklus jam.

11

b. Mempunyai 32 x 8-bit register serba guna.

c. Mempunyai kecepatan akses mencapai 16 MIPS dengan

 clock 16 Mhz.

d. Mempunyai 32 Kb flash memori dan pada Arduino memiliki

bootloader yang menggunakan 2 Kb dari flash memori sebagai

bootloader.

e. Mempunyai EEPROM (Electrically Erasable Programmable

Read Only Memory) sebesar 1 Kb sebagai tempat penyimpanan

data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan

data meskipun catu daya dimatikan.

f. Mempunyai SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2

Kb.

g. Mempunyai pin I/O digital sebanyak 14 pin, 6 pin diantaranya

dapat digunakan sebagai pin PWM (Pulse Width Modulation).

h. Mempunyai Master SPI Serial interface.

Mikrokontroler ATmega328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu

pemisah antara memori untuk kode program dan memori untuk data

sehingga dapat memaksimalkan kerja dari mikrokontroler. Instruksi –

instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal,

dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah

diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi

– instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. Sebanyak 32 x

8-bit register digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic

12

Logic Unit) yang dapat dilakukan pada satu siklus. 6 dari register serbaguna

ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode

pengalamatan tidak . langsung untuk mengambil data pada ruang memori

data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X (gabungan

R26 dan R27), register Y (gabungan R28 dan R29), dan register Z

(gabungan R30 dan R31). Hampir semua instruksi AVR memiliki format

16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-

bit.

Selain register serbaguna di atas, terdapat register lain yang

terstruktur dengan teknik memori mapped I/O berukuran 64 byte. Beberapa

register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register

control Timer/Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan

fungsi I/O lainnya. Register – register ini menempati memori pada alamat

0x20h – 0x5Fh.

Arduino Uno R3 memiliki 14 pin digital I/O (dimana 6 pin dapat

digunakan sebagai Output PWM), 6 pin analog input, 2x3 pin ICSP (untuk

memprogram Arduino dengan software lain), dan kabel USB. Untuk

menghidupkannya cukup dengan menghubungkan kabel USB ke komputer

atau menggunakan adaptor 5 VDC. Arduino ini sangat disarankan untuk

untuk pemula yang ingin belajar Arduino.

Berikut merupakan spesifikasi data teknis yang terdapat pada board

Arduino:

a. Mikrokontroler : ATmega328

b. Tegangan Operasi : 5V

13

c. Tegangan Input (rekomendasi) : 7 - 12 V

d. Tegangan Input (limit) : 6-20 V

e. Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya pin PWM)

f. Pin Analog input : 6 input pin 21

g. Arus DC per pin I/O : 40 mA

h. Arus DC untuk pin 3.3 V : 150 mA

i. Flash Memory : 32 KB dengan 0.5 KB

j. SRAM : 2 KB

k. EEPROM : 1 KB

l. Clock Speed : 16 Mhz

2.1.4 Kelebihan Arduino Uno

Arduino Uno memiliki kelebihan-kelebihan yang membuat tipe

Arduino ini menjadi lebih mudah dalam pemakaiannya, antara lain:

a. Didukung oleh Arduino IDE (Arduino Integrated Development

Environment) dangan bahasa pemrograman dengan library yang

lengkap dan lintas platform aplikasi yang ditulis menggunakan

bahasa pemrograman dari C hingga C++.

b. Pengembangan project mikrokontroler akan menjadi lebih

mudah dan menyenangkan. Pengguna dapat langsung

menghubungakan board Arduino ke komputer atau laptop

melalui kabel USB. Board Arduino juga tidak membutuhkan

downloader untuk mendownloadkan program yang telah dibuat

dari computer ke mikrokontrolernya.

14

c. Terdapat modul yang siap pakai sehingga dapat langsung

dipasang pada board.

2.1.5 Kekurangan Arduino UNO (R3)

a. Tidak dilengkapi modul wired secara built-in

b. Memiliki kapaasitas memori yang kecil

c. Clock Speed yang lebih rendah

d. Sering terjadi kesalahan fuse-bit saat proses Bootloader

e. Memiliki kode HEX yang lebih besar dengan mikrokontroler

yang lain.

2. 3 Tegangan - Regangan Dasar

2. 3.1 Tegangan

Tegangan merupakan tahanan material terhadap gaya dan beban.

Tegangan dapat diukur dalam bentuk gaya per-luas. Tegangan normal

adalah tegangan yang tegak lurus terhadap permukaan dimana tegangan

tersebut diterapkan.

Tegangan normal berupa tarikan atau tekanan. Satuan SI untuk

tegangan normal adalah Newton permeter kuadrat (N/m 2 ) atau Pascal

(Pa). Tegangan dihasilkan dari gaya seperti : tarikan, tekanan atau geseran

yang menarik, mendorong, melintir, memotong atau mengubah bentuk

potongan bahan dengan berbagai cara.

Perubahan bentuk yang terjadi sering sangat kecil dan hanya testing

machine adalah contoh peralatan yang dapat digunakan untuk mendeteksi

perubahan bentuk yang kecil dari bahan yang dikenai beban. Cara lain

15

untuk mendefinisikan tegangan adalah dengan menyatakan bahwa

tegangan adalah jumlah gaya dibagi luas permukaan dimana gaya tersebut

bereaksi. Tegangan normal dianggap positif jika menimbulkan suatu

tarikan (tensile) dan dianggap negatif jika menimbulkan penekanan

(compression).

Tegangan normal (σ) adalah tegangan yang bekerja tegak lurus

terhadap bidang luas (Timoshenko dan Goodier, 1986).

𝜎 =𝐹

𝐴 ................................................... (2.5)

Dengan :

= Tegangan (N/m²)

F = Gaya yang diberikan (N)

A = Luas Penampang (m²)

Tegangan adalah besaran pengukuran intensitas gaya atau reaksi

dalam yang timbul persatuan luas. Tegangan menurut Marciniak (2002)

dibedakan menjadi dua yaitu, Engineering stress dan true stress.

Engineering stress dapat dirumuskan sebagai berikut :

Gambar 6 Kurva Tegangan – Regangan untuk Baja Karbon. Pradana

(Sumber http://repository.umy.ac.id/)

16

a. Titik a adalah batas proporsional

b. – B adalah daerah elastis, dimana :

• Regangan (deformasi = perubahan bentuk) akan sebanding

dengan tegangan yang bekerja :

σ = E .ε (Hukum Hooke)

Keterangan : σ = Tegangan

E = Modulus Elastisitas

ε = Regangan

Jika beban tidak bekerja lagi, maka material akan kembali ke

bentuk semula.

c. X2 – X3 adalah daerah plastis, dimana :

• Tegangan yang bekerja melampaui kekuatan luluh (yield

strength) material, maka perubahan bentuk yang terjadi akan

permanen meskipun beban ditiadakan.

d. X4 adalah daerah tegangan material tertinggi, dimana :

• Tegangan mencapai harga kekuatan tarik (tensile strength)

material, maka material akan mengecil di bagian tertentu dan

akhirnya patah/putus.

2. 3.2 Regangan

Regangan didefinisikan sebagai perubahan ukuran atau bentuk

material dari panjang awal sebagai hasil dari gaya yang menarik atau yang

menekan pada material. Apabila suatu spesimen struktur material diikat

pada jepitan mesin penguji dan beban serta pertambahan panjang spesifikasi

diamati serempak, maka dapat digambarkan pengamatan pada grafik

17

dimana ordinat menyatakan beban dan absis menyatakan pertambahan

panjang. Batasan sifat elastis perbandingan regangan dan tegangan akan

linier akan berakhir sampai pada titik mulur. Hubungan tegangan dan

regangan tidak lagi linier pada saat material mencapai pada batasan fase

sifat plastis. Menurut (Marciniak, 2002) regangan dibedakan menjadi dua,

yaitu: engineering strain dan true strain.

𝜀 =∆𝐿

𝐿 ...................................................... (2.6)

Dimana:

ε = Regangan

ΔL = Perubahan panjang batang (m)

= L₁ - L

L = Panjang awal batang (m)

L₁ = Panjang akhir batang (m)

Besaran bentuk total dan panjang L, umumnya diberikan dalam

inch. Akibat perubahan bentuk satuan dalam inci per inci (atau milimeter

per milimeter). Pada suatu batang lurus sempurna dari suatu bahan homogen

dan berpotongan penampang konstan, akan mengalami perubahan bentuk

satuan yang aktual (Jansen, 1983).

Karenanya ada perbedaan rasio antara dua panjang, maka regangan

ini merupakan besaran tidak berdimensi, yang artinya regangan tidak

mempunyai satuan. Oleh karena itu, regangan dinyatakan hanya dengan

suatu bilangan, tidak bergantung pada sistem satuan apapun.

18

Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang yang

terbuat dari bahan struktural hanya mengalami perubahan panjang yang

sangat kecil apabila dibebani.

2. 3.3 Modulus Elastisitas

Modulus Elastisitas juga dikenal sebagai Modulus Elastis atau

hanya Modulus, adalah pengukuran elastisita suatu bahan. Modulus

elastisitas mengukur ketahanan material terhadap deformasi non-permanen,

atau elastis. Ketika di bawah tekanan, bahan pertama-tama akan

menunjukkan sifat elastis: tegangan menyebabkannya berubah bentuk,

tetapi bahan akan kembali ke keadaan semula setelah tegangan dihilangkan.

Setelah melewati daerah elastis dan melalui titik lelehnya, bahan memasuki

daerah plastis, di mana bahan tersebut menunjukkan deformasi permanen

bahkan setelah tegangan tarik dihilangkan.

Modulus didefinisikan sebagai kemiringan bagian garis lurus dari

kurva tegangan (σ) regangan (ε). Berfokus pada daerah elastis, jika

kemiringan diambil antara dua titik tegangan-regangan, modulusnya adalah

perubahan tegangan dibagi dengan perubahan regangan. Modulus = (σ2 -

σ1) / (ε2 - ε1) dimana tegangan (σ) adalah gaya dibagi dengan luas

penampang spesimen dan regangan (ε) adalah perubahan panjang material

dibagi dengan panjang pengukur asli material. Karena tenganan dan

regangan adalah pengukuran yang dinormalisasi, modulus adalah properti

material yang konsisten yang dapat dibandingkan antara spesimen dengan

ukuran berbeda. Spesimen baja besar akan memiliki modulus yang sama

dengan spesimen baja kecil, meskipun spesimen besar akan membutuhkan

19

gaya maksimum yang lebih tinggi untuk mengubah bentuk material.

Material rapuh seperti logam, plastik, dan komposit akan menunjukan

kemiringan yang lebih curam dan nilai modulus yang lebih tinggi

dibandingkan material ulet seperti karet.

2. 3.4 Diagram Tegangan Regangan

Gambar 7 Diagram Tegangan Regangan

(Sumber : Ferdinand L Singer, Mekanika Bahan)

Keterangan gambar :

Regangan pada gambar sumbu horisontal dan tegangan pada sumbu

vertikal. Diagramnya mulai dengan garis lurus dari O hingga batas

proporsional, dalam daerah ini tegangan berbanding lurus dengan regangan

dan sifat bahan dikatakan linier.

Dengan penambahan beban sampai pada batas elastis, artinya

material akan kembali pada bentuk semula.

Pemberian beban yang melebihi batas elastis mengkibatkan

kenaikan regangan yang terjadi lebih cepat untuk setiap tambahan

20

tegangan, pada titik ini material akan mengalami kemuluran atau lebih

dikenal terjadi pelelehan bahan, dan daerahnya disebut titik luluh/mulur

(yield point).

Setelah mengalami regangan besar yang terjadi selama pelelehan

dalam daerah titik mulur, regangan mulai menguat sehingga didalam bahan

terjadi perubahan-perubahan struktur atom dan kristalnya, yang

menghasilkan ketahanan bahan terhadap deformasi selanjutnya. Dengan

penambahan beban, tegangan semakin besar sehingga terjadi pemanjangan

(regangan semakin besar pula) dan akhirnya penambahan beban mencapai

harga maksimum, ini disebut tegangan batas, artinya bahan mempunyai

kekuatan tertinggi terhadap beban maksimum yang diberikan.

Karena beban terus ditambah maka material mengalami patah,

sehingga bahan diketahui berapa besar kekuatan patahnya. Kekuatan patah

sebenarnya merupakan titik dimana untuk mencari tegangan sebenarnya

sehingga gambar diagramnya ditunjukkan dengan garis putus-putus dengan

arah naik.

2. 4 Pengukuran Tegangan Torsi Dengan Strain Gage

2. 4.1 Strain Gauge

Strain gauge merupakan sensor yang memanfaatkan perubahan

resisitansi, sehingga dapat digunakan untuk mengukur deformasi yang

sangat kecil akibat tegangan puntir (tensile stress) atau peregangan (tensile

strain).

21

Strain gauge sebaiknya diletakkan pada sebuah struktur sehingga

persen perubahan panjang dari strain gage dan strukturnya akan sama.

Gambar 8 Sensor Strain Gages pada poros

Alat pengukur kecil ini panjangnya pada umumnya dalam selang

antara 1/8 sampai ½ inch. Pengukur ini di lekatkan dengan baik pada

permukaan benda sedemikian rupa sehingga perubahan panjangnya

sebanding dengan regangan di benda itu sendiri. Setiap pengukur terdiri atas

suatu metal halus yang memanjang atau memendek apabila benda tersebut

diregangkan di titik dimana pengukur tersebut dipasang. Gridnya ekivalen

dengan kawat kontinu yang bergerak bolak balik dari satu ujung grid ke

ujung lainnya, sehingga secara efektif menambah panjangnya. Tahanan

elektris kawat itu berubah apabila ia memanjang atau memendek, lalu

perubahan tahanan ini di konversikan menjadi pengukuran regangan.

Pengukur ini secara sensitif dan dapat mengukur regangan hingga sekecil 1

x 10-6. Umumnya hambatan pada strain gage adalah 120, 350, dan 1000 W.

2. 4.2 Bahan Strain Gages

Panjang aktif dari strain gages terletak di sepanjang transverse axis.

Strain gages harus ditempelkan sehingga transverse axis pada arah yang

sama dengan pergerakan struktur strain gages tersebut. Dengan

22

memanjangkan struktur maka strain gages akan ikut memanjang dan akan

meningkatkan tahanannya. Pemampatan akan mengurangi tahanan dari

strain gages karena panjang normal strain gages berkurang.

Strain gauges dibuat dari logam campuran seperti Constantan,

Nichrome V, Dynaloy, stabiloy, atau platinum alloy. Untuk bekerja pada

suhu tinggi, Strain Gages tersebut di buat dari kawat. Untuk suhu sedang

Strain gages di buat dengan membentuk metal alloy menjadi sebuah

lembaran tipis oleh proses photoetching.

2. 4.3 Data Strain gauges

Pada bagian berikut ditunjukkan bahwa perubahan yang diperoleh

dari Strain gauges hanya dalam hambatan (Ohm) yang dilambangkan

dengan R . Sedangkan hambatan Strain gages yang tidak berubah

dilambangkan dengan R . Saat angka dari R diperoleh maka rasio dari

RR dapat dihitung. Perhitungan juga dipengaruhi oleh Gage Factor (GF).

Gage Factor merupakan perbandingan persen perubahan hambatan pada

gage dan persen perubahan panjangnya. Jika perbandingan R

R dibagi

dengan gage factor GF maka hasilnya adalah perbandingan dari perubahan

panjang L dengan panjang sesungguhnya yaitu L .

2. 5 Tipe Jembatan Wheatstone

2.5.1 Rangkaian Jembatan Wheatstone

Dalam pelaksanaan pengukuran yang efisien, diperlukan suatu

teknik yang mengubah hambatan menjadi tegangan. Pada dasarnya untuk

mendapatkan perubahan tegangan yang reaktif, juga diperlukan perubahan

23

hambatan yang reaktif. Oleh karena itu, diperlukan sebuah rangkaian yang

bisa memberikan penguat pada kondisi seperti ini, agar nilai yang diperoleh

pada modul dapat terbaca dengan baik. Dari faktor diatas maka diperoleh

rangkaian bernama rangkaian jembatan wheatstone.

Konfigurasi strain gauge pada dasarnya berdasarkan konsep dari

jembatan wheatstone.

Gambar 9 Diagram sirkuit jembatan wheatstone.

Jembatan wheatstone merupakan nilai ekuivalen elektrik dari dua

tegangan parallel rangkaian pembagi. R1 dan R2 berperan menyusun satu

rangkaian pembagi tegangan, R3 dan R4 berperan menyusun rangkaian

pembagai tegangan yang kedua. Output dari jembatan wheatstone sendiri

adalah (Vch), yang diperoleh dari hasil pengukuran antara kedua titik tengah

tegangan.

Pada sebuah fenomena fisika, yakni dalam suatu perubahan di dalam

regangan berlaku untuk satu benda uji dan satu suhu pergeseran, dan

mengubah hambatan yang aktif pada unsur jembatan wheatstone.

24

2.5.2 Quarter Bridge Tipe I

Tipe ini pada umumnya digunakan untuk mengukur gaya axial

hingga tegangan bending pada material berbidang datar.

Gambar 10. Diagram sirkut quarter bridge tipe I

Keterangan Gambar:

a. R1 dan R2 merupakan resistor finishing dari tipe half bridge.

b. R3 merupakan resistor pelengkap dari soket quarter bridge.

c. R4 merupakan elemen aktif yang berfungsi untuk mengukur

regangan tarik yang diterima selama proses.

Gambar 11. Tipe Quarter Bridge I

Karakteristiknya yaitu:

1. Mempunyai satu strain gauge yang aktif, searah gaya axial atau

tegangan bending.

25

2. Untuk melengkapi half bridge, diperlukan jenis quarter bridge yang

pasif.

3. Terdapat inkonsisten dalam pengukuran suhu.

4. Sensitifitas berada diposisi 1000µ ~ 0.5 m Vout/Vex input.

Berikut merupakan persamaan untuk membaca konversi satuan regangan:

( )( )

+

+

−=

g

L

r

r

R

Rx

VGF

Vstrain 1

21

4

2.5.3 Quarter-Bridge Type II

Secara umum tipe II ini banyak digunakan pada pengukuran

tegangan bending hingga gaya axial.

Gambar 12. Diagram sirkuit Quarter Bridge tipe II

Keterangan gambar:

a. R1 dan R2 merupakan resister finishing dari tipe half bridge.

b. R3 merupakan elemen quarter-bridge yang mempunyai fungsi

sebagai penyeimbang suhu.

c. R4 merupakan elemen yang bersifat aktif dalam menghitung

regangan tarik.

26

Gambar 13 Tipe Quarter-Bridge II

Ciri-cirinya adalah:

1. Memiliki 3 elemen yang berfungsi berbeda yaitu sebagai elemen

pasif dan alat ukur, dan dapat mengukur temperatur dari elemen

quarter bridge. Elemen aktif pada umumnya berfungsi sebagai

pembaca regangan lentur dan gaya axial.

2. Tipe ini memiliki kesamaan dengan tipe half bridge terutama terletak

pada R3.

3. Mengganti kerugian suhu yang diterima.

4. Sensitifitas: 1000µ ~ 0.5 m Vout/Vex input

Berikut merupakan cara untuk menghitung konversi satuan

regangan:

2.5.4 Tipe I Half Bridge

Jembatan Wheatstone tipe ini mempunyai fungsi membaca

regangan dan gaya axial.

27

Gambar 14. Diagram sirkuit Half-Bridge Type I

Keterangan gambar:

a. R1 dan R2 merupakan half-bridge resistor penyelesaian.

b. R3 merupakan sebuah elemen aktif yang berfungsi untuk mengukur

kompresi dari efek poison ratio   ( )V− .

c. R4 merupakan elemen aktif yang menghitung tegangan tarik

  ( )+ .

Gambar 15 Jenis Half bridge I

Ciri-cirinya adalah:

1. Kedua elemen strain gages aktif. Slah satu membaca regangan axial,

yang lain mengukur poison rasio dan mengarah tegak lurus terhadap

sumbu utama regangan.

2. Resistor penyelesaian menyediakan half bridge.

3. Sensitive terhadap keduanya di sekitar axis dan regangan lentur.

4. Mengganti kerugian suhu.

28

5. Mengganti kerugian terhadap pengukuran regangan dan poison rasio

dari benda uji.

6. Sensitifitas pada 1000µ ~ 0.65 m Vout/Vex input

Untuk membaca konversi satuan-satuan regangan gunakan persamaan

berikut:

2.5.5 Half-Bridge Tipe II

Half-Bridge tipe II ini digunakan untuk mengukur tegangan lentur.

Gambar 16 Half-Bridge Type II Diagram Circuit

Keterangan gambar:

a. R1 dan R2 merupakan resistor finishing.

b. R3 merupakan elemen yang berfungsi untuk mengukur tekanan ( )−

.

c. R4 merupakan elemen dimana mempunyai tujuan yaitu mengitung

beban tarik ( )+ .

29

Gambar 17. Half-Bridge tipe II

Ciri-cirinya adalah:

1. Memiliki 2 elemen. Dimana salah satu elemennya berfungsi untuk

membaca arah tegangan lentur pada sisi yang berlawanan, dan

elemen yang membacara arah tegangan lentur material uji.

2. Resistor finishing memiliki half-bridge finishing.

3. Peka terhadap tegangan lentur

4. Terdapat temperature cost.

5. Menolak regangan axis.

6. Sensitifitas berada pada1000µ ~ 1 m Vout/Vex input

Untuk membaca konversi satuan-satuan regangan gunakan persamaan

berikut:

2.5.6 Full Bridge Tipe I

Jenis ini pada umumnya banyak digunakan untuk mengukur

tegangan lentur.

30

Gambar 18. Diagram sirkuit Full Bridge I

Keterangan gambar:

a. R1 merupakan elemen aktif berfungsi menghitung tegangan tekan

( )− .

b. R2 merupakan elemen aktif berfungsi menghitung beban tarik ( )+

.

c. R3 merupakan elemen berfungsi menghitung ketegangan

compressive ( )−

d. R4 merupakan elemen aktif berfungsi menghitung beban tarik ( )+

.

Gambar 19. Jenis Full Bridge tipe I

31

Ciri-cirinya:

1. Memiliki 4 elemen aktif, 2 elemen pada bagian atas befungsi untuk

mengukur tegangan, dan 2 elemen lainnya pada alas material

mengukur regangan lentur.

2. Sensitif terhadap tegangan lentur.

3. Bertolak terhadap regangan axis.

4. Kerugian suhu yang diterima akan diganti.

5. Kerugian hambatan pada laju awal akan diganti.

6. Sensitifitas berada pada 1000µ ~ 2.0 m Vout/Vex input

Untuk membaca konversi satuan-satuan regangan gunakan persamaan

berikut:

2.5.7 Full Bridge Tipe II

Tipe ini secara dasar digunakan untuk menghitung tegangan lentur.

Gambar 20. Diagram sirkuit Full-Bridge Type II

Keterangan gambar:

a. R1 merupakan elemen aktif berfungsi sebagai pengukur poison rasio

yang timbul akibat tekanan ( )V− .

32

b. R2 merupakan elemen aktif berfungsi sebagai pengukur poison rasio

yang timbul akibat gaya tarik ( )V+ .

c. R3 merupakan elemen aktif berfungsi sebagai pengukur tegangan

tekan ( )− .

d. R4 merupakan elemen aktif berfungsi sebagai pengukur tegagan

tarik ( )+ .

Gambar 21 Jenis Full bridge tipe II

Ciri-cirinya adalah:

1. Semua elemen strain gauge secara aktif menganalisa arah dari

tegangan lentur saat satu sisi material berada pada tegangan max,

dan menolak pada sisi lainnya.

2. Ganti kerugian untuk kumpulan mempengaruhi pada ketegangan

prinsip pengukuran dalam kaitan dengan Poisson¡¯S perbandingan

material spesimen.

3. Tegangan ditolak pada sekitar axis.

4. Kerugian suhu tergantikan.

5. Sensitifitas berapa pada 1000µ ~ 1.3 m Vout/Vex input.

Untuk membaca konversi satuan-satuan regangan gunakan

persamaan berikut:

33

2.5.8 Full Bridge Tipe III

Tipe ini secara umum digunakan untuk mengukur regangan axis.

Gambar 22. Diagram sirkuit Full-Bridge Type III

Keterangan gambar:

a. R1 merupakan elemen aktif berfungsi menghitung poison ratio yang

timbul akibat tekanan ( )V− .

b. R2 merupakan elemen aktif berfungsi menghitung poison ratio yang

timbul dari gaya tarik ( )V+ .

c. R3 merupakan elemen aktif berfungsi menghitung tegangan tekan

( )− .

d. R4 merupakan elemen aktif berfungsi menghitung tengangan tarik

yang terjadi ( )+ .

34

Gambar 23 Jenis Full-brdge III

Karakteristik:

1. Seluruh elemen alat ukur aktif. Dua elemen yang terletak diatas

berfungsi menganalisa arah regangan pada area axis, dimana salah

satunya terletak pada samping material uji.lain di sisi berlawanan

alas. Sedangkan kedua lainnya pada alas, berfungsi untuk

menghitung poison ratio, dan menganalisa tegak lurus sumbu utama

regangan dimana satu lainnya berada pada samping material uji

regangan.

2. Kerugian suhu terganti.

3. Tegangan lentur ditolak.

4. Sensitifitas berada pada 1000µ ~ 1.3 m Vout/Vex input.

Untuk membaca konversi satuan-satuan regangan gunakan persamaan

berikut: