STRAIN GAUGE

Pengertian Strain Gauge

Strain Gauge adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur tekanan (deformasi atau strain). Alat ini berbentuk foil logam atau kawat logam yang bersifat insulatif (isolasi) yang ditempel pada benda yang akan diukur tekanannya, dan tekanan berasal dari pembebanan. Prinsipnya adalah jika tekanan pada benda berubah, maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan tahanan listrik alat ini akan berubah. Perubahan tahanan listrik ini akan dimasukkan kedalam rangkaian jembatan Whetstone yang kemudian akan diketahui berapa besar tahanan pada Strain Gauge.

Sensor strain gauge pada umumnya adalah tipe metal-foil, dimana konfigurasi grid dibentuk oleh proses photoeching. Karena prosesnya sederhana, maka dapat dibuat bermacam macam ukuran gauge dan bentuk grid. Untuk macam gauge yang terpendek yang tersedia adalah 0,20 mm; yang terpanjang adalah 102 mm. Tahanan gauge standard adalah 120 mm dan 350 ohm, selain itu ada gauge untuk tujuan khusus tersedia dengan tahanan 500, 1000, dan 1000 ohm.

Sg adalah factor gauge atau konstanta kalibrasi untuk gauge. Factor Sg selalu lebih kecil dari sensitivitas alloy metallic Sa karena konfigurasi grid dari gauge dengan konduktor transverse lebih kecil responsifnya ke strain axial dari pada konduktor lurus uniform.

Pengukuran ketegangan menggunakan strain gauge dilakukan dengan menempatkan strain gauge pada rangkaian jembatan. Dalam prakteknya, orde pengukuran strain tidak lebih dari milistrain (e x 10-3), oleh karena itu pengukuran ketegangan memerlukan pengukuran yang sangat akurat dari perubahan yang sangat kecil dari resistansinya.

Macam-macam Strain Gauge

Sensor gaya muatan Berfungsi untuk mengubah gaya, beban, torsi dan regangan menjadi resistansi/hambatan. Sensor ini terbuat dari kawat tahanan tipis berdiameter sekitar 1 mm. Kawat tahanan yang biasa digunakan adalah campuran dari bahan konstantan (60 % Cu dan 40 % Ni).  Kawat tahanan ini dilekatkan pada papan penyangga membentuk strain gauge dengan tipe-tipe:

• Bonded strain gage

Susunan kawat tahanan di dalamnya berliku-liku sehingga memudahkan pendeteksian terhadap gaya tekanan yang tegak lurus dengan arah panjang lipatan kawat, karena tekanan akan menarik kabel sehingga meregang. Dengan meregannya starin gage, maka terjadi perubahan resistansi kawat

• Unbonded strain gage

Jenis strain gage yang dibentuk dengan kawat tahanan yang terpasang lurus dan simetris. Jika papan atau rangka mendapat tekanan dari luar, maka resistansinya akan bertambah

Prinsip kerja Strain Gauge

Sensor strain gauge adalah grid metal-foil yang tipis yang dilekatkan pada permukaan dari struktur. Apabila komponen atau struktur dibebani, terjadi strain dan ditransmisikan ke foil grid. Tahanan foil grid berubah sebanding dengan strain induksi beban. Sensor strain gauge pada umumnya adalah tipe metal-foil, dimana konfigurasi grid dibentuk oleh proses photoeching. Karena prosesnya sederhana, maka dapat dibuat bermacam macam ukuran gauge dan bentuk grid. Untuk macam gauge yang terpendek yang tersedia adalah 0,20 mm; yang terpanjang adalah 102 mm. Tahanan gauge standard adalah 120 mm dan 350 ohm, selain itu ada gauge untuk tujuan khusus tersedia dengan tahanan 500, 1000, dan 1000 ohm.

Gaya yang diberikan pada suatu benda logam (material ferrit / konduktif), selain menimbulkan deformasi bentuk fisik juga menimbulkan perubahan sifat resistansi elektrik benda tersebut.

Dengan menempelkan jenis material tersebut pada suatu benda uji (specimen) menggunakan suatu perekat yang isolatif terhadap arus listrik, maka material tadi akan menghasilkan adanya perubahan resistansi yang nilainya sebanding terhadap deformasi bentuknya.

Apabila ada gaya akan mengubah nilai resistansinya, perubahan resistansinya sesuai dengan gaya yang diberikan. Prinsip dasar dari penggunaan hambatan listrik strain gauge merupakan fakta bahwa hambatan dari perubahan kawat sebagai fungsi tegangan, meningkat dengan tekanan dan menurun dengan adanya pemampatan. Perubahan dalam hambatannya diuur dengan menggunakan rangkaian jembatan Wheatstone. Strain gauge terikat pada spesimen dan kemudian pengukur (gauge) dikenanan pada tekanan yang sama sebagaimana spesimen yang sedang dalam pengujian (U.A.Bakshi, 2008).

Aplikasi Strain Gauge

Secara umum, aplikasi dari strain gauge digunakan untuk mendeteksi adanya perubahan tekanan pada suatu materi uji. Strain gauge sering digunakan dalam penelitian teknik mesin dan pengembangan untuk mengukur tekananan yang dilakukan oleh mesin. Pengujian komponen pada pesawat merupakan salah satu area penggunaannya, berbagai komponen penting dari rangka pesawat menggunakan strain gauge untuk menguji ketahanannya terhadap tekanan (Carpenter, 2008).

Aplikasi lain dari strain gauge juga dapat ditemukan dalam bidang biomedis. Beberapa contoh aplikasinya antara lain: dapat digunakan sebagai untuk mengukur kontraksi otot kardia secara kontinyu, dapat digunakan untuk mengukur tekanan darah untuk mengetahui abnormalitas dari kardiovaskular, untuk mengukur laju pernapasan, dan juga secara luas dikembangkan untuk mendeteksi tekanan yang cocok dalam melakukan pemasangan anggota tubuh buatan (C. Raja Rao, 2000).

Aplikasi lain strain gauge :

1.      Digunakan pada pengkur berat badan digital

2.      Timbangan Digital pada kapasitas berat yang diangkut oleh bus, truck, dll.

3.      Mengukur batas maksimal tumpangan pada lift