Menyeleksi Kendaraan Menggunakan Jembatan Timbang dengan Load Cell
1.Tujuan
-Mengetahui
dan memahami sensor Load Cell
-Mampu menjelaskan prinsip kerja sensor Load Cell
-Mampu mengaplikasikan sensor Load Cell pada rangkaian
Alat:
1. Voltmeter DC
Difungsikan guna mengukur besarnya tegangan listrik yang terdapat dalam suatu rangkaian listrik. Dimana, untuk penyusunannya dilakukan secara paralel sesuai pada lokasi komponen yang sedang diukur
2. Alternator
Alternator ini merupakan generator kebalikan dari
motor starter, jika motor starter merubah dari energi lisrik menjadi energi gerak maka
sistem pengisian merubah energi gerak menjadi energi listrik. Begitu juga
dengan komponennya, jika pada motor starter yang berfungsi untuk
membangkitkan medan magnet adalah yang diam (dalam hal ini field coil),
maka pada sistem pengisian yang berfungsi untuk membangkitkan medan magnet
adalah yang berputar (rotor).
Bahan:
1.
Resistor
Resistor
merupakan salah satu komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk
membatasi arus yang mengalir pada suatu rangkaian dan berfungsi sebagai teminal
antara dua komponen elektronika. Tegangan pada suatu resistor sebanding dengan
arus yang melewatinya (V = I.R).
2. Strain gauge (load cell)
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.
3.
Relay
Relay adalah komponen elektronika yang berupa saklar atau switch elektrik yang dioperasikan menggunakan listrik. Relay disebut sebagai komponen electromechanical karena terdiri dari dua bagian utama yaitu coil atau elektromagnet dan kontak saklar atau mekanikal.Komponen relay menggunakan prinsip elektromagnetik sebagai penggerak kontak saklar, sehingga dengan menggunakan arus listrik yang kecil atau low power, dapat menghantarkan arus listrik yang memiliki tegangan lebih tinggi.
4.
Baterai
Baterai merupakan suatu komponen elektronika yang digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian.
5.
Op-amp
Operasional amplifier (Op-Amp) adalah suatu penguat berpenguatan tinggi yang terintegrasi dalam sebuah chip IC yang memiliki dua input inverting dan non-inverting dengan sebuah terminal output, dimana rangkaian umpan balik dapat ditambahkan untuk mengendalikan karakteristik tanggapan keseluruhan pada operasional amplifier (Op-Amp).
6. Lampu (led)
Lampu merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai indikator pada rangkaian.
7.
Ground
Berfungsi sebagai penghantar arus listrik langsung ke bumi atau tanah.
3.Dasar Teori
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. Perubahan dari satu system ke system lainnya ini tidak langsung terjadi dalam dua tahap saja tetapi harus melalui tahap-tahap pengaturan mekanikal, kekuatan dan energi dapat merasakan perubahan kondisi dari baik menjadi kurang baik.
Pada strain gauge (load cell) atau biasa disebut dengan deformasi strain gauge. The strain gauge mengukur perubahan yang berepengaruh pada strain sebagai sinyal listrik, karena perubahan efektif terjadi pada beban hambatan kawat listrik.Sebuah sel/slot beban umumnya terdiri dari empat aspek pengukur regangan dalam sistem konfigurasi pada Wheatstone Bridge. Sel/slot beban dari satu strain gauge atau dua pengukur regangan.
Rumus:
Jika
panjang (l) suatu bahan berubah maka resitansi bahan tersebut akan berubah,
begitu pula jika luas permukaan (A) yang dilalui arus listriknya berubah.Sensor
load cell umumnya diaplikasikan pada jembatan wheatstone dan jembatan
penimbangan kendaraan. Pada jembatan Wheatstone persamaan sederhana tegangan
pada kabel AB jika jembatan Wheatstone tidak seimbang adalah sebagai berikut:
Keterangan:
GF
: Gauge Faktor
ΔR
: Perubahan resistansi karena pergangan
R
: Resistansi tanpa peregangan
ϵ
: regangan (strain)
L
: panjang bahan
A
: luas permukaan bahan
𝘱
: hambat jenis bahan
Karakteristik:
· Sensitivitas
yang cukup tinggi.
· Memiliki
ketelitian ± 1µm/m dalam range strain ±10%
· Output
selama periode pembacaan relatif tidak bergantung kepada temperature dan
parameter lainya.
· Strain
gauge dan peralatan pendukungnya rendah biaya dan dapat dipakai secara
luas.
· Sistem Strain gauge mudah
diinstal dan dioperasikan
2. IC OP AMP
Penguat
operasional atau yang dikenal sebagai Op-Amp merupakan suatu rangkaian
terintegrasi atau IC yang memiliki fungsi sebagai penguat sinyal, dengan
beberapa konfigurasi. Secara ideal Op-Amp memiliki impedansi masukan dan
penguatan yang tak berhingga serta impedansi keluaran sama dengan nol. Dalam
prakteknya, Op-Amp memiliki impedansi masukan dan penguatan yang besar serta
impedansi keluaran yang kecil.
Op-Amp memiliki beberapa karakteristik, diantaranya:
a. Penguat tegangan tak berhingga (AV = ∼)
b. Impedansi input tak berhingga (rin = ∼)
c. Impedansi output nol (ro = 0) d. Bandwidth tak
berhingga (BW = ∼)
d. Tegangan offset nol pada tegangan input (Eo =
0 untuk Ein = 0)
  |
|
Grafik input dan output sensor |
3. Resistor
Resistor
atau hambatan adalah salah satu komponen elektronika yang memiliki nilai
hambatan tertentu, dimana hambatan ini akan menghambat
arus listrik yang mengalir melaluinya. Satuan Resistor adalah Ohm
(simbol: Ω) yang merupakan satuan SI untuk resistansi
listrik. Dalam sejarah, kata ohm itu diambil dari nama salah
seorang fisikawan hebat asal German bernama George Simon Ohm. Beliau juga yang
mencetuskan keberadaan hukum ohm yang masih berlaku hingga sekarang.
Rumus
dari Rangkaian Seri Resistor: Rtotal = R1 + R2 + R3 +
….. + Rn
Rumus
dari Rangkaian paralel Resistor: 1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 +
1/R3 + ….. + 1/Rn
Rumus resistor dengan hukum ohm: R = V/I
· Buka aplikasi proteus
· Ambil komponen yang
dibutuhkan, pada rangkaian ini dibutuhkan komponen berupa baterai, resistor, op
amp, load cell, relay, lamp, motor
· Rangkai setiap
komponen
· Ubah spesifikasi
komponen sesuai kebutuhan
· Tambahkan voltmeter
· Jalankan
rangkaian
Untuk meminimalisir kerusakan pada jalan, beban alat transportasi yang melaluinya harus diatur agar tidak melebihi beban maksimal yang dapat merusak jalan. Oleh karena itu, dibutuhkan jembatan timbang. Jembatan timbang adalah seperangkat alat penimbang berat kendaraan dengan cara memindahkan kendaraan ke platform yang disediakan, dimana platform ini berbentuk mirip jembatan, karena itu disebut jembatan timbang. Jembatan Timbang menggunakan load cell, yaitu sebuah transducer yang mengubah energi kinetik menjadi sinyal listrik. Ketika truck atau kendaraan lainnya berhenti di atas platform, load cells jembatan timbang akan terkompres dan memberi sinyal kekuatan berat tersebut ke alat lainnya yang mengubah sinyal kinetik tersebut menjadi nilai pengukuran berat yang kita kenal.
Prinsip kerja load cell adalah jika diberikan tekanan dari sebuah benda, maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan tahanan listriknya akan berubah. Prinsip kerja load cell adalah selama proses penimbangan akan menimbulkan reaksi terhadap elemen logam pada load cell yang mengakibatkan gaya secara elastis. Gaya yang ditimbulkan oleh regangan ini dikonversi ke dalam sinyal elektrik oleh strain gauge (pengukur regangan) yang terpasang pada load cell. Sinyal elektrik berupa tegangan yang dihasilkan strain gauge sangat kecil sehingga dibutuhkan rangkaian penguat sinyal dengan menggunakan operator amplifier.
Saat
tekanan atau beban yang diberikan berada dalam batas ukur, maka tegangan yang
dihasilkan oleh strain gauge pada load cell lebih kecil (Vo<3.6 mV).
Tegangan ini akan diperkuat menjadi 1000 kali oleh rangkaian operator amplifier
(Vo<3.6 V). Tegangan keluaran dari operator amplifier akan diteruskan menuju
relay, karena tegangan tersebut tidak memenuhi tegangan minimum untuk
mengaktifkan relay maka lampu tidak menyala karena tidak terhubung dengan
alternator.
Saat
tekanan atau beban yang diberikan berada luar batas ukur, maka tegangan yang
dihasilkan oleh strain gauge pada load cell lebih besar(Vo>=3.6 mV).
Tegangan ini akan diperkuat menjadi 1000 kali oleh rangkaian operator
ampilifier (Vo>=3.6 V). Tegangan keluaran dari operator amplifier akan diteruskan
menuju relay, karena tegangan tersebut memenuhi tegangan minimum untuk
mengaktifkan relay maka lampu akan menyala karena terhubung dengan alternator.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar