Rangkaian 2

 Sensor Beban (Loadcell) untuk Mendeteksi Berat Beban

(Gambar pada halaman 20)

Tujuan

1. Mengetahui dan memahami sensor beban (loadcell) dalam pendeteksi berat benda

2. Mengetahui cara kerja dari sensor beban (loadcell)

3. Memahami hubungan sensor loadcell dengan strain gauge

Alat dan Bahan

Alat

1. Batrai DC

Baterai adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia dengan koneksi eksternal yang disediakan untuk memberi daya pada perangkat listrik seperti senter, ponsel, dan mobil listrik.^[1] Ketika baterai memasok daya listrik, terminal positifnya adalah katode dan terminal negatifnya adalah anoda.

2. Volt Meter

Voltmeter adalah alat/perkakas untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Voltmeter disusun secara paralel terhadap letak komponen yang diukur dalam rangkaian. Alat ini terdiri dari tiga buah lempengan tembaga yang terpasang pada sebuah bakelite yang dirangkai dalam sebuah tabung kaca atau plastik. Lempengan luar berperan sebagai anode sedangkan yang di tengah sebagai katode.

3. Alternator

Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Pada prinsipnya, generator listrik arus bolak-balik disebut dengan alternator, tetapi pengertian yang berlaku umum adalah generator listrik pada mesin kendaraan. Alternator pada pembangkit listrik yang digerakan dengan turbin uap disebut turbo alternator.

Bahan

1. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir

2. lampu

Lampu adalah sebuah benda yang berfungsi sebagai penerang, lampu memiliki bentuk seperti botol dengan rongga yang berisi kawat kecil yang akan menyalah apabila disambungkan ke aliran listrik.

3. loadcell

Load cell adalah sebuah alat uji perangkat listrik yang dapat mengubah suatu energi menjadi energi lainnya yang biasa digunakan untuk mengubah suatu gaya menjadi sinyal listrik.

5. Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch).

5. POT-HG

Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. Potensiometer merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable Resistor

7. OP-Amp

Operational Amplifier atau lebih dikenal dengan istilah Op-Amp adalah salah satu dari bentuk IC Linear yang berfungsi sebagai Penguat Sinyal listrik. Sebuah Op-Amp terdiri dari beberapa Transistor, Dioda, Resistor dan Kapasitor yang terinterkoneksi dan terintegrasi sehingga memungkinkannya untuk menghasilkan Gain (penguatan) yang tinggi pada rentang frekuensi yang luas. Dalam bahasa Indonesia, Op-Amp atau Operational Amplifier sering disebut juga dengan Penguat Operasional.

8. Alternator

Alternator adalah peralatan elektromekanis yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Pada prinsipnya, generator listrik arus bolak-balik disebut dengan alternator, tetapi pengertian yang berlaku umum adalah generator listrik pada mesin kendaraan. Alternator pada pembangkit listrik yang digerakan dengan turbin uap disebut turbo alternator.

Dasar Teori 

            Sensor loadcell dirancang untuk mendeteksi tekanan dan berat sebuah beban. Sensor loadcell umumnya digunakan sebagai komponen utama pada timbangan digital. Contoh lainnya diaplikasikan pada jembatan timbangan yang berfungsi untuk menimbang berat truk pengangkut bahan baku. Pengukuran yang dilakukan loadcell menggunakan prinsip tekanan.    

            Selama proses penimbangan akan mengakibatkan reaksi terhadap elemen logam pada loadcell sehingga mengakibatkan  gaya secara elastis. Gaya yang ditimbulkan regangan ini dikonversikan ke dalam sinyal elektrik oleh "Strain Gauge"(pengukur regangan) yang terpasang pad loadcell.

            Strain Gauge adalah sebuah konduktor yang diatur sedemikian rupa dengan pola zig zag dan terdapat di permukaan membran. Ketika terjadi peregangan membran, otomatis resistensinya meningkat. Strain Gauge berfungsi sebagai sensor untuk mengukur berat benda atau barang dalam ukuran besar. Umumnya sensor Strain Gauge ini terdapat pada jembatan timbangan atau timbanga truk.

            Secara fisik Strain Gauge berupa grid metal foil cukup tipis yang terletak di permukaan loadcell. Akibat adanya beban di loadcell maka terjadilah strain lalu ditransformasikan ke foil grid. Tahanan dari foil grid ini mengalami perubahan dengan nilai sebanding strain induksi beban.

 1. Resistor

Resistor adalah komponen elektronik dua kutub yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi tegangan listrik diantara keduakutubnya, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding dengan arus yangmengalir. Resistor digunakan sebagai bagian dari jejaring elektronik dansirkuit elaktronik, dan merupakan salah satu komponen yang paling seringdigunakan. Resistor dapat dibuat dari bermacam-macam kompon dan film,bahkan kawat resistansi (kawat yang dibuat dari paduan resistivitas tinggiseperti nikel-kronium)

Simbol Resistor

Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan Hukum OHM :

Dimana V adalah tegangan,  I adalah kuat arus, dan R adalah Hambatan.

Di dalam resistor, terdapat ketentuan untuk membaca nilai resistor yang diwakili dengan kode warna dengan ketentuan di bawah ini :

Sebagian besar resistor yang kita lihat memiliki empat pita berwarna . Oleh karena itu ada cara membacanya seperti ketentuan dibawah ini :

1. Dua pita pertama dan kedua menentukan nilai dari resistansi

2. Pita ketiga menentukan faktor pengali, yang akan memberikan nilai resistansi.

3. Dan terakhir, pita keempat menentukan nilai toleransi.

2. Reley

Reley adalah saklar elektro magnetik yang menggunakan tegangan DC untuk menghidupkan dan Mematikansuatu alat atau suatu sistem yang terhubung dengan Tegangan DC  yang tinggi. susunan reley yang paling sederhana terdiri atas kumparan kawat penghantar yang digulung di inti besi

   

3.Loadcell

Dalam load cell terdapat wheatstone yang merupakan komponen penting untuk merubah gaya beban menjadi gaya listrik, ketika load cell mendapatkan beban maka strain gauge akan mendapatkan gaya tarik, diameter sehingga load cell akan membesar dan kawatnya akan menjadi pendek.

Arus yang terjadi pada load cell disebabkan oleh power supply indicator melalui titik IN- dan akan mengalir ke C1. Dan OUT- akan kembali lagi ke power supply indicator. Dari indicator tersebut arus mengalir melalui OUT + dan akan mengalir ke C2 dan kembali ke titik IN+ .

Pada umumnya load cell mempunyai jumlah 4 atau 6 kabel untuk memonitoring tegangan yang terjadi pada load cell dan mengirim kembali ke indicatornya.

4. POT HG

Potensiometer merupakan salah satu resistor yang dapat diatur nilai resistansinya sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika. Bila potensiometer (POT-HG) mencapai titik maksimum,  maka hambatan yang diberikan akan semakin kecil sehingga tegangan yang terukur di voltmeter mencapai titik maksimum. Begitu juga sebaliknya.

5. OP amp

Penguat operasional (Operational Amplifier) atau yang biasa disebut dengan op-amp, merupakan penguat elektronika yang banyak digunakan untuk membuat rangkaian detektor, komparator, penguat audio, video, pembangkit sinyal, multivibrator, filter, ADC, DAC, rangkaian penggerak dan berbagai macam rangkaian analog lainnya.

Op-amp pada umumnya tersedia dalam bentuk rangkaian terpadu yang memiliki karakteristik mendekati karakteristik penguat operasional ideal tanpa perlu memperhatikan apa yang terdapat di dalamnya.

Ada tiga karakteristik utama op-amp ideal, yaitu; 

1. Gain sangat besar (A_OL >>). 

Penguatan open loop adalah sangat besar karena feedback-nya tidak ada atau R_F = tak terhingga.

2. Impedansi input sangat besar (Z_i >>).

Impedansi input adalah sangat besar sehingga arus input ke rangkaian dalam op-amp sangat kecil sehingga tegangan input sepenuhnya dapat dikuatkan.

3. Impedansi output sangat kecil (Z_o <<).

Cara kerjanya load cell

Strain gauge merupakan konduktor yang diatur dalam pola zigzag pada permukaan sebua membrane. Ketika membran tersebut meregang, maka resistansinya akan meningkat. Strain gauges biasanya diatur dalam formasi "4 simetris" sehingga membentuk "Jembatan Wheatstone". Diagram di bawah memperlihatkan peristiwa yang terjadi ketika lempengan logam yang dilengkapi dengan 4 gauge (pengukur) diberi beban atau tekanan. Pada peristiwa ini, pembengkokan lepengan logam ke arah bawah akan mengakibatkan regangan pada kedua gauge dibagaian atas dan memampatkan kedua gauge pada bagian bawah. Dalam hal ini ketika gauge mengalami peregangan, maka nilai resistansinya akan meningkat, dan sebaliknya gauge yang mengalami pemampatan nilai resistansinya akan berkurang dari nilai normal.

Prosedur Percobaan  

• Untuk membuat rangkaian sensor tegangan. Pertama, siapkan alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus 

• Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.

• Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian 

• Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh  

• Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka Rangkaian sudah berjalan

Percobaan

Link DOwnload

File                   download

Video                download