Sebuah Konduktor atau kawat memiliki sejumlah resistansi.Tergantung
pada diameternya. Semakin besar diameter, makin rendah Resistansinya. Jika
kita meregangkan kawat, Kawat akan berkurang diameter
atau luas penampangnya, sehingga akan
meningkatkan Resistansi. Demikian juga untuk Sebaliknya juga sama.
Jika kawat kita tekan/kompres, diameternya akan
meningkat dan Resistansinya menurun. Karena itu
diperlukan kekuatan untuk perhitungan regangan atas kawat untuk proses
penekanan dan peregangan
tersebut, kawat dapat dikonfigurasi untuk
mengukur kekuatan konfigurasi kawat ini disebut Strain Gauge.
Strain Gauge
Strain Gauge terdiri dari kawat panjang yang sangat halus yang
ditenun bolak-balik didalam suatu
dalam kotak dan diletakkan diatas selembar
kertas atau plastik yang disebut basis.
Sebuah kawat yang umum digunakan adalah paduan
tembaga-nikel, dengan diameter sekitar
satu seperseribu inci (001 ”). Kawat dibentuk zig-Zag untuk membentuk suatu
grid sehingga akan meningkatkan panjang efektif dari kawat yang berada
di bawah pengaruh gaya yang diterapkan untuk itu
kawat tersebut. Diletakkan diatas dan melekat ke
ujung Pengukur. Strain gauges dapat dibuat
sangat kecil, kadang-kadang lebih kecil dari 1 / 64 ”.
Ini adalah sebuah ukuran yang disemen atau
dicetak ke benda logam yang kuat, biasanya
disebut sebagai beban penerima elemen, untuk membuat sebuah load cell. Alat pengukur
dikonfigurasi ke dalam rangkaian yang disebut JembatanWheatstone/wheatstone Bridge.
Wheatstone Bridge
Jenis rangkaian resistif yang
digunakan dalam sel beban adalah Jembatan Wheatstone.
NOTE: Semua Resistors Adalah sama. A
adalah symbol untuk am-meter
Strain Gauge Figure
Keseimbangan Jembatan Wheatstone
Bila daya digunakan untuk
menjembatani ini, arus yang
mengalir dicabang R1/R3 sama dengan arus yang
mengalir di R2/R4 cabang. Hal ini benar karena semua resistor adalah sama.
Karena tidak ada perbedaan tegangan antara titik 1 dan 2
pada aliran arus melalui ammeter tersebut.
Jembatan ini berada dalam kondisi seimbang.
Sekarang mari
kita meningkatkan resistansi R1 dan R4 ke 350,
5ohm, dan menurunkan resistensi R2 dan R3 untuk 349,5
ohm.
Ke
Takseimbangan Jembatan Wheatstone
Seperti yang Anda lihat,
jembatan menjadi tidak seimbang. Sebenarnya
ada tiga jalur untuk aliran arus dalam
rangkaian ini.
- Jalur 1 terminal baterai negatif melalui R2 dan R4 kembali keterminal baterai positif
- Jalur 2 terminal baterai negatif melalui R1 dan R3 kembali keterminal baterai positif.
- Jalur 3 terminal baterai negatif melalui R2, ammeter, R3 dan
kembali ke positif terminal baterai.
Perhatikan saat ini terdapat aliran arus melalui ammeter tersebut.
Aliran arus ini adalah
hasil dari perbedaan potensial antara
poin 1 dan 2. Semakin besar beda potensial, aliran arus
semakin besar yang melalui ammeter tersebut.
Kita bisa mengambil strain
gauge dan teori-teori jembatan
Wheatstone dan menggunakannya untuk membangun sebuah Load
Cell. Seperti berat ditempatkan di atas garis,
panjang garis akan menurun. garis ini
juga akan menjadi ”gemuk,” atau menonjol keluar.
Dua strain pengukur ditempatkan berlawanan satu
sama lain untuk menanggapi secara
proporsional terhadap perubahan panjang tersubut. Dua alat
pengukur lainnya ditempatkan pada sisi berlawanan dari
garis dan merespon perubahan tonjolan garis itu.
Sejak sepasang alat ukur regangan dipasang mereka kawat
menjadi lebih pendek diameter kawat menjadi lebih
besar dan mengurangi resistensi mereka. Yang lainnya
sepasang pengukur regangan diposisikan yang akan
memperpanjang kabel tersebut, sehingga akan
menurunkan diameter dan meningkatkan Resistansi kawat tersebut.
Jika kita menggantungkan berat yang sama dari bagian
bawah garis, bukan menekan garis, kami
akan menempatkan ketegangan/Stres di atasnya. Alat
pengukur garis dan regangan akan bertindak dalam
arah yang berlawanan tapi masih dalam
peregangan dan penekanan
kabel dengan jumlah yang sama.
Kita bisa ukur regangan kawat
tersebut ke konfigurasi JembatanWheatstone. Kita
juga
bisa mengkalibrasi ammeter untuk membaca dalam Kilogram
bukannya ampere. Akibatnya, kita bisa benar-benar memiliki Timbangan/Skala. Tentu
saja ini adalah kasar, Timbangan/Skala yang
sangat tidak akurat. Hal ini dimaksudkan untuk
menunjukkan prinsip dasar Load Cell. Load Cell
dibuat dalam berbagai bentuk dan konfigurasi. Ukuran alat
strain ditempatkan secara strategis untuk kinerja puncak.
Teori Elektrik Load Cell
Kami telah menggantikan ammeter dengan voltmeter sesuatu
yang akan mewakili untuk
ditampilkan pada indikator berat kita. Juga, akan mengarah dan
terhubung ke indikator menggunakan signal
+ Sig dan-Sig. Baterai/power supply 10 volt,
merupakan power supply yang terdapat pada indikator yang
akan menyediakan tegangan yang
tepat untuk merangsang kekuatan load cell. Load Cell
yang kami buat memiliki Nilai-nilai resistansi yang
mewakili empat pengukur regangan kami. Karena di dalam Load
Cell kami, resistensi strain gauge semua
adalah sama. Menggunakan Hukum
Ohm kita configure tegangan
penurunan pada titik-titik 1 dan 2. Setiap
cabang berisi 350Ω + 350Ω = 700Ω Resistansi.
Aliran arus di cabang tersebut dan
tegangan cabang dibagi dengan perlawanan cabang.
Wiring
Sebuah Load Cell
bisa memiliki kabel dengan empat atau enamkabel. Sebuah Load
Cell dengan enam kabel, di samping memiliki signal+,
-signal, tegangan +, dan Tegangan -. Dan sense +, sense-.
Jalur sense ini akan terkoneksi ke jalur sense indicator. Jalur-
jalur kabel ini memberitahukan indicator tegangan sebenarnya pada Load Cell.
Kadang-kadang ada drop tegangan antara
indikator dan Load Cell. Jalur
Sense memberikan informasi kembali (feed
Back) ke indicator. Indikator akan menyesuaikan tegangannya
untuk mengganti hilangnya tegangan, atau memperkuat
signal kembali untuk mengkompensasi hilangnya kekuatan,power pada
Load Cell. Kode warna pada Load Cell akan
membantu koneksi dengan tepat. Data Sheet Load Cell ada
pada form data sheet pada Load Cell. Yang
berisi informasi kode warna untuk sel itu. Kita
mempunyai konfigurasi warna pada kabel load Cell yang terdapat
pada datasheet pada waktu proses pembelian(panduan).
Calibration Data
Setiap Load Cell
dilengkapi dengan lembar data atau sertifikat
kalibrasi. Lembar ini memberikan data yang relevan
tentang Load Cell Anda.
Lembar data disesuaikan dengan Load Cell
dengan nomor model, nomor seri dan kapasitasnya. Informasi
lainnya yang
ditemukan pada lembar data kalibrasi yang khas
adalah output dinyatakan dalam mV / V,
tegangan eksitasi, non-linieritas,
histeresis,
Zerro, resistansi input, resistansi output, pengaruh
suhu pada kedua output,
tahanan
isolasi dan panjang kabel. Kode warna kabel juga
disertakan pada lembar data kalibrasi.
Output
Output Load Cell tidak
hanya ditentukan oleh berat/beban yang
diterima, tetapi juga oleh kekuatan tegangan eksitasi, yang dinilai dalam
output sensitivitas mmV / V pada kapasitas maksimal penuh.
Sebuah keluaran khas beban maksimal untuk Load Cell
adalah 3 milivolt /volt (mV / V). ini
berarti bahwa untuk setiap volt tegangan eksitasi diterapkan pada
Beban maksimal akan ada 3 milivolt output signal. Jika kita memiliki £
100 diterapkan pada Load Cell 100 Kg
dengan 10 eksitasi volt diterapkan pada load
cell, kekuatan sinyal akan 30 mV. Itu
adalah 10V x 3 mV / V = 30 mV. Load
Cell kami menggunakan hanya £ 50 untuk Load
Cell, menjaga tegangan eksitasi kami di 10 volt.
Contoh Data sheet load cell
1. Model No. 50210-25
2. Serial No. 37647
3. Capacity 25 lbs
4. Output 3.0678 mV/V
5. Excitation 10 Volts
6. Non-Linearity < 0.010 % FSO
7. Hysteresis < 0.010 % FSO
8. Zero Balance -0.0230 mV/V
9. Input Resistance 375 Ohms Nominal
10. Output Resistance 350 Ohms
11. Temperature Effect
Output < 0.0005 % /F
Zero < 0.0010 % /F
Insulation Resistance 5000 Mega Ohms at 50 VDC
Cable Length 20 ft
NTEP Certifi cate No. ****
Minimum Dead Load (lb) ****
Class ****
V min ****
n Maximum ****
Load Cell Usage ****
Safe Load Limit (lb) ****
Wiring
Red + Input
Green + Output
White – Output
Black – Input
Shield
Istilah-Istilah Yang berhubungan dengan Load Cell
Dan Timbangan.
Sekarang Kita tahu bahwa Load
Cell adalah seperangkat alat Elektromekanis. Ini yang
dapat disebut dengan Transduser
karena mengkonversi salah satu bentuk energy lain yaitu
- force mekanis atau stres menjadi
energi listrik. Sebuah Load Cell memiliki berbagai
karakteristik yang terukur. Karakteristik ini ditentukan
oleh jenis logam yang digunakan, bentuk Load Cell
dan seberapa
baik ia dilindungi dari lingkungannya. Untuk memahami Load
Cell dengan lebih baik
ada istilah-istilah yang Anda butuhkan agar kita bisa
tahu pengaplikasiannya, khususnya pada Timbangan.
- Kalibrasi
: Perbandingan output Load
Cell terhadap beban uji standar (Test Weigh).
- Combined
Error
: (Nonlinieritas dan hysteresis) - Simpangan maksimum dari garis
lurus yang ditarik pada saat tidak ada beban
dan output beban yang diketahui dapat
dinyatakan sebagai
persentase dari keluaran beban dan Timbangan pada saat
beban dinaikkan dan diturunkan.
- Creep
: Perubahan output Load Cell terjadi dari waktu ke
waktu, untuk beban sementara, dan
dengan segala kondisi lingkungan
dan variabel lainnya tetap konstan.
- Creep
Recovery : Perubahan pada saat tidak ada beban, dengan waktu
tertentu, dan setelah penghapusan beban yang telah
diterapkan untuk jangka waktu tertentu.
- Drift
: Suatu perubahan acak dalam output pada
kondisi beban konstan.
- Eccentric
Load : Setiap beban yang
diterapkan paralel, tetapi tidak konsentris,
dengan sumbu utama.
- Error
: Perbedaan aljabar antara nilai Beban yang
ditunjukkan dan benar dan sedang diukur.
- Excitation
: Tegangan tersebut diterapkan
pada terminal masukan dari load cell. Load
Cell Kebanyakan memiliki eksitasi diperingkat
tegangan 10 VDC. Ada Load Cell yang mempunyai ketersediaan pada nilai 15, 20 dan 25 VDC dan
juga ada beberapa yang memiliki keduanya AC dan DC.
- Hysterises
: Perbedaan antara bacaan output maksimum beban Load
Cell yang diterima. Dapat
diperoleh dengan meningkatkan beban dari
nol, dan bacaan lainnyadiperoleh dengan mengurangi beban dari beban
pengenal.
Histeresis diukur sebagai persentase dari keluaran
pengenal kapsitas maksimal (FS%). Nilai sel hysteresis
beban yang umum adalah
02% F.S., 0,03% F.S. dan 05% F.S.
- Input
Bridge Resistance : Resistansi masukan dari load
cell. Hal ini diukur denganmenempatkan ohmmeter
melintasi mengarah masukan atau eksitasi. Hal
ini biasanya lebih
tinggi dari jembatan resistansi keluaran karena adanya
kompensasi resistor di sirkuit eksitasi.
- Insilation
Resistance : Resistansi
DC diukur diantara rangkaian Load cell
dan struktur Load Cell.
- Non-liniearity
:
Penyimpangan maksimum dari kurva kalibrasi dari garis lurus yang
diambil pada saat tidak ada beban dan pada saat ada
beban. Itu dinyatakan sebagai persentase dari keluaran
kapasitas maksimal Timbangan. Hal ini diukur pada peningkatan
beban saja. Common non-linearitas nilai-nilai yang .02% F.S. dan
0,03% F.S.
- Output
: Signal yang dihasilkan oleh load
cell dimana output berbanding lurus
dengan eksitasi dan beban yang
diterapkan. Sinyal harus dalam istilah seperti milivolt per volt (mV /V) atau volt per ampere (V / A).
- Output
Bridge Resistance : Hambatan keluaran dari sel. Hal
ini diukur dengan menempatkan
ohmmeter diantara signal mengarah atau signal yang
keluar. Resistensi jembatan umumnya adalah 350Ω, 480Ω, 700Ω, 750Ω dan 1000Ω.
- Output
Rate : Perbedaan aljabar antara output tanpa
beban dan output pada saat ada beban.
- Reapitibility
: Perbedaan antara bacaan output maksimum Load
Cell untuk beban yang sama dan waktu yang identik.
- Resolution
:
Perubahan terkecil di input mekanis yang menghasilkan perubahan
yang terdeteksi dalam singal output.
- Safe
Overload Rating :
Beban maksimum, dalam persen kapasitas beban, yang
dapatditerapkan tanpa menghasilkan pergeseran permanen dalam
karakteristik kinerja
luar yang spesifik, ed. Sebuah rating overload umum yang
aman
adalah 150% F.S.
- Sensitivity
: Rasio perubahan output terhadap
perubahan input mekanis.
- Shock
Load :
Sebuah peningkatan mendadak dalam beban biasanyadisebabkan oleh berat menjatuhkan ke Timbangan
(Beban Kejut). Dapat menyebabkan kerusakan permanen pada Load Cell.
- Side
Load : Setiap beban bertindak 90
° terhadap sumbu utama di titik beban aksial.
- Tolerance
: Sebuah besaran yang memperbaiki batas kesalahan yang
diperbolehkan atau permulaan dari kinerja yang benar.
- Ultimate
Overload rating : Sebuah besaran
yang memperbaiki batas kesalahan yang
diperbolehkan atau permualaan dari kinerja yang benar.
- Zero
Balance : Sinyal keluaran dari load cell dengan eksitasi pengenal dan dengan
tanpa beban yang diterapkan, biasanya dinyatakan
dalam persen dari keluaran pengenal.
Terima kasih, semoga tulisan ini bisa berguna