PENGUKURAN GAYA

•TRANSDUCER YANG MENGUKUR GAYA DAN TORSI BIASANYA MEMILIKI

BAGIAN YANG ELASTIS YANG MENGKONVERSI BESARAN MEKANIK TSB

MENJADI DEFLEKSI ATAU REGANGAN (DISEBUT LOAD CELL)

PENDAHULUAN

•SEBUAH SENSOR DEFLEKSI (MIS: STRAIN GAGE) LALU DIGUNAKAN UNTUK

MEMBERIKAN SINYAL LISTRIK YG PROPORSIONAL DENGAN BESARAN YG

DIINGINKAN (GAYA ATAU TORSI)

•RENTANG UKUR, LINIERITAS DAN SENSITIFITAS DITENTUKAN OLEH

UKURAN DAN BENTUK DARI BAGIAN ELASTIS TSB, MATERIAL YG

DIGUNAKAN DAN SENSOR

LOAD CELLS

Benda elastis yg digunakan berupa batang, balok, cincin atau shear web

LOAD CELL JENIS BATANG

strain gage 3(axial) on

the back face

P

Jembatan Wheatstone

strain gage 1 (axial)

strain gage 2

(transverse)

strain gage 4

(transverse)

P

∆−

∆−

∆+

∆

+=

4

4

2

2

1

1

3

3

2

32

32

)( R

R

R

R

R

R

R

R

RR

RRVV so

Untuk full bridge

so VRR

R

RR

RV

+−

+=

41

4

32

3

AE

PGFGF

R

R

R

R

AE

PGFGF

R

R

R

R

t

a

νε

ε

..

..

4

4

2

2

3

3

1

1

==∆

=∆

−=−=∆

=∆

AE

VPGFV so

2

)1(. ν+−=

jika R1=R2=R3=R4

EXAMPLE

Sebuah pelat yg terbuat dari baja kekuatan tinggi mempunyai panjang

30 cm dan luas penampang 1 mmx20 mm dan modulus elastisitas 200 GPa

serta rasio Poisson 0,27. Pada pelat tersebut diberikan gaya aksial sebesar

15000 N dan menggunakan instrumentasi dengan susunan full bridge dengan

strain gage R=120 Ω Ω Ω Ω dan faktor gage sebesar 2,10.Tentukan tegangan output yang dihasilkan jika tegangan catu dayaTentukan tegangan output yang dihasilkan jika tegangan catu daya

yg diberikan sebesar 2,5 V

Solusi :

Gunakan persamaan

AE

VPGFV so

2

)1(. ν+−=

LOAD CELL JENIS BALOK/BEAM

Load cell jenis balok biasanya digunakan untuk mengukur beban kecil di mana

load cell jenis batang terlalu kaku untuk digunakan

P

1

224321

66

Ebh

Px

Ebh

M==−==−= εεεεx

1

3

axial gage 1 dan 3

axial gage 2 dan 4 di

permukaan bawah

b

h2

4

4

3

3

2

2

1

1 .6

Ebh

PxGF

R

R

R

R

R

R

R

R=

∆−=

∆=

∆−=

∆

∆−

∆−

∆+

∆

+=

4

4

2

2

1

1

3

3

2

32

32

)( R

R

R

R

R

R

R

R

RR

RRVV so

Jika semua gage persis sama

∆−

∆−

∆+

∆

+=

4

4

2

2

1

1

3

3

2

32

32

)( R

R

R

R

R

R

R

R

RR

RRVV so

20

...6

Ebh

VxPGFV s=

PENGUKURAN TORSI (TORQUE CELLS)

Torque cells adalah transduser yang mengkonversi torsi menjadi sinyal output

listrik.

V

3

16

2 D

T

J

TDxy π

τ == Untuk poros bundar yg mengalami torsi murni,

semua tegangan normal bernilai 0, tegangan utama

yang terjadi σ1=σ2=τxzPrincipal strain

+−=

+=

ED

T

ED

T ν

πε

ν

πε

116,

1163231 GF

ED

T

R

R

R

R

R

R

R

R.

1163

4

4

3

3

2

2

1

1

+=

∆−=

∆=

∆−=

∆ ν

π

V

sVGFED

TV .

11630

+=

ν

π

PENGUKURAN DAYA MEKANIK

(DYNAMOMETER)

Sebuah load cell strain-gage akan digunakan untuk mengukur gaya

maksimum sebesar 400000 N. Tegangan maksimum pada logam tsb

adalah 100000 kPa dan modulus elastisitasnya 6,55 x 107 kPa, serta

rasio Poisson 0,33. Berapakah tebal dinding silinder jika silinder

berdiameter luar 15 cm? jika diinstrumentasikan dengan 4 strain gageberdiameter luar 15 cm? jika diinstrumentasikan dengan 4 strain gage

aktif (dua aksial, dua transversal) dengan S=2,1, R =400 Ω serta

tegangan catu daya sebesar 10 V, berapakah tegangan output

pada beban maksimum?

END OF LECTURE