Disain Alat Pengukur Kecepatan Aliran Air Digital dengan Pengindera Strain Gauge

? / ~ p / /$ q z / o - / g

DISAIN A l A T PENGLIRUR KECEPATAN ALlRWBQ ABW DIGI"BL
OENGAH PENGlNDERA STRAIN GAUGE

Ole h
ALFlRA

WlBlKSANA

F 24. 1381

1 9 9 2
FAKULIAS TEKMOLOGl PERTAMIM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

B O G O R

A l f i r a W i b i ksana.

Aliran A i r

D i s a i n A l a t Pengukur Kecepatan

F24.1381.

dengan Pengindera S t r a i n Gauge.

Di

bawah bim-

b i n g a n I r . S o e s i l o Sarwono dan I r . Dewa Made Subrata.

RINGKASAN

Indonesia

Di

dengan p e s a t ,

saat

ini

ilmu

tak t e r k e c u a l i

di

dan

teknologi

berkembang

bidang e l e k t r o n i k a .

Salah

s a t u penemuan dalam bidang e l e k t r o n i k a adalah s u a t u komponen
yang d i s e b u t s t r a i n gauge,

yang dapat dimanfaatkan sebagai

Pengindera tekanan.

Di

bidang

pertanian,

Khususnya

b i d a n g Teknik Tanah dan A i r ,

yang

b e r k a i t a n dengan

a i r merupakan s a l a h s a t u unsur

yang d i b u t u h k a n dan sangat p e n t i n g .

D e b i t a l i r a n a i r harus

d i p e r h i t u n g k a n secara cermat agar menghasilkan k o n d i s i yang
optimum dan h a s i 1 yang
air

dapat

d i lakukan

maksimum.

secara

Pengukuran d e b i t

iangsung

dan

tidak

a1 i r a n

iangsung.

Pengukuran secara langsung d i l a k u k a n dengan bangunan-bangunan

ukur,

dengan

sedangkan

metoda

secara

kecepatan

u n t u k menunjang

ha1

tidak

penampang

tersebut,

langsung

dapat

dilakukan

(Velocity-area

~edepatana l i r a n

Method),

air

sangat

p e n t i n g untuk d i k e t a h u i .
A l a t pengukur kecepatan a i r yang d i b u a t ,
terdiri

pada dasarnya

d a r ? 1 ima s i s t e m utama y a i t u Pencatu Daya Pemantap

Tegangan, Sistem Pengindera, Sistem Penguat, Sistem Konversi
Analog ke D i g i t , dan Sistem Peraga D i g i t a l .

S i s t e m P e n c a t u Daya Pemantap Tegangan
menjalankan

menjadi

perubahan
tegangan
sistem

perubahan

hambatan
pada

cara

member? t e g a n g a n

penguat.

berfungsi

ini

listrik

menyebabkan

in i

yang

(Op Amp).

paaa

yang

besaran

berfungsi

strain

terjadinya

sistem

dibuat

analog
untuk

gauge,

perubahan

aikuatkan

Sistem konversi

merubah

digital

pada

kemudian

Sistem' penguat

untuk

peraga

hambatan

S i stem

penguat o p e r a t i f

Sistem

dengan

untuk

S i s t e m p e n g i n d e r a ~ e r f u n g s i u n t u k merubah t e k z n a n

lainnya.
air

Alat

berfungsi

adalah

pada

sisiem

analog ke d i g i t
ke

pulsa-pulsa.

merubah

pulsa-pulsa

m e n j a d i s a n d i dengan s i s t e m d e c o d e r t u j u h s e g m e n t .
Tujuan

penelitian

ini

adalah

rnendisain

Alat

Pengukur

K e c e p a t a n A i i r a n A i r D i g i t a l dengan P e n g i n d e r a S t r a i n Gauge,
nielakukan

u ji

coba

karakteristik

dan

kemampuan

instrunlen

serta kaliSerasi.
P e n g u j i a n d i 1a k u k a n dengan c a r a mei 1 h a t n c o u f l g a n a n t a r - a
k e c e p a t a n a l i r a n a i r dengan cegangan yang d i n a s i l k a n p e n g l n dera.

Has1 1

p e r i g u j ian

nlenunjukkan

hubunga:i

yang

tnrjaoi

Gigitai

.uen3;ri:

adalah l i n i e r .
Alat
Pengindera

Peng~:i;ur
Straiti

k e c e p a t a n a1 i r a n

Kecepataii
Gauge

3 . 1r

i iii

n i : ~ l aI

A 1 1 rari

niempunyai

dari

50

14-

r

Keniarvpiia:i

cm/aeti k

mer;gut.ur

saiii;)ai

(:engar-

D I S A I N ALAT PENGUKUR KECEPATAN A L I R A N A I R D I G I T A L
DENGAN PENGINDERA S T R A I N GAUGE

Oleh :
A L F I R A WIBIKSANA

F 24.1381

SKRIPSI
Sebagai

saiah satu s y a r a t u n t u k m e m p e r o l e h g e l a r
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
p a d a Jurusan M E K A N I S A S I PERTANIAN
Fakuitas Teknologi

Pertanian

I n s t i t u t P e r t a n i a n Eogor

1992

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
I N S T I T U T P E R T A N I A N BOGOR
BOGOR

I N S T I T U T P E R T A N I A N BOGOR
: A K U L T A S TEKNOLOGI PERTANIAN

D I S A I N A L A T PENGUKUR KECEPATAN A L I R A N A I R D I G I T A L
DENGAN PENGINDERA S T R A I N GAUGE

SKRIPSI
Sebagai

salah satu syarat untuk mernperoieh g e l a r
SARJANA TEKNOLOGI P E R T A N I A N

pada Jurusan M E K A N I S A S I PERTANIAN
iakultas Teknologi Pertanian

I n s t it u t P e r t a n i a n Bogor

Oleh :
A L F I R A WIBIKSANA
F 24.1381
D i l a h i r k a n pada t a n g g a l

29 M a r e t 1969

dl Cimahi

Disetuju!,
Sogor,

g

Januari

1992

.
Dosen Pembimblng I 1

S o e s i l o Sarwono

KATA PENGANTAR

Puji
Maha Esa,

syukur

p e n u l i s p a n j a t k a n ke h a d i r a t Tuhan Yang

Yang t e l a h memberi

rahmat dan anugerahnya s e r t a

b i m b i n g a n kepada p e n u l i s .
T u l i s a n i n i d i s u s u n b e r d a s a r k a n h a s i l p e n e l i t i a n yang
t e l a h d i l a k u k a n selama 8 b u l a n d i
dan E l e k t r o n i k a dan d i

l a b o l a t o r i u m Ergonomika

L a b o l a t o r i u m Teknik

Tanah dan A i r

pada J u r u s a n M e k a n i s a s i P e r t a n i a n .
P e n u l i s mengucapkan t e r i m a k a s i h kepada :
1.

I r . Soesi l o Sarwono dan I r . Dewa Made S u b r a t a sebagai
dosen

pembimbing

yang

telah

memberikan

bimbingan

dan

pengarahan dalam penyusunan l a p o r a n i n i .

2.

Budi Mulyono dan K e l u a r g a I r .

Oetomo D j a j a n e g a r a yang

t e l ah menyedi akan f a s i 1 it a s dan bimbingan kepada penulis.
3.

I r . G o d f r i e d Sitompul

sebagai

p i h a k yang t e l a h rnemberi

dosen p e n g u j i

dan semua

b a n t u a n , bimbingan dan p e t u n -

j u k yang b e r h a r g a selarna p e n e l i t i a n .
4.

Ayah,

ibu,

kakak;

a d i k dan a d i k R i t a yang t e l a h

mem-

b e r i bantuan, b i a y a , dorongan s e r t a doa r e s t u .
Akhirnya p e n u l i s

berharap

tulisan

ini

dapat

berman-

f a a t b a g i p i h a k yang memerlukan.

Bogor, 2 4 Desember 1 9 9 1

Penulis
i

ii

DAFTAR I S 1

H a1 aman

...........................
DAFTAR GAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DAFTAR T A B E L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DAFTAR LAMPIRAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I. PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A . LATAR BELKAKANG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B . TUJUAN P E N E L I T I A N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I 1. T I N J A U A N PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A . A I R DAN FUNGSINYA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B . K A R A K T E R I S T I K M A T E R I A L LOGAM . . . . . . . . . .
C . S T R A I N GAUGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D . PEREKAT S T R A I N GAUGE . . . . . . . . . . . . . . . . . .
E . PENCATU DAYA PEMANTAP TEGANGAN . . . . . . . .
F . S I S T E M PENGINDERA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
KATA PENGANTAR

G . S I S T E M PENGUAT

........................

.........................
I. DASAR-DASAR T E K N I K D I G I T . . . . . . . . . . . . . .
I11.
PENDEKATAN RANCANGAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A . PENCATU DAYA PEMANTAP TEGANGAN . . . . . . . .
B . S I S T E M PENGINDERA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
C . S I S T E M PENGUAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
H . S I S T E M PERAGA

.
E.

D

S I S T E M KONVERSI ANALOG KE D I G I T . . . . . . . .
S I S T E M PERAGA

.........................
iv

iii
vi
v i i i

ix
1
1

2
3
3
4
7

13
14
16
18
22
24

32
33
34
36

37
40

IV

.

........................
DAN TEMPAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DAN ALAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
PENGUJIAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

METODE P E N E L I T I A N
A

.

WAKTU

8 . BAHAN
C . TAHAP

D.

......................
E . PROSEDUR P E N G U J I A N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
V . H A S I L DAN PEMBAHASAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A . HUBUNGAN ANTARA KECEPATAN A L I R A N A I R
DENGAN S I S T E M PENGINDERA . . . . . . . . . . . . . .
METODE P E N G U J I A N

B . HUBUNGAN ANTARA SESARNYA TEGANGAN
MASUKAN PADA S I S T E M KONVERSI ANALOG K E
D I G I T DENGAN BESARNYA ANGKA PADA
S I S T E M PERAGA

........................
C . KEMAMPUAN A L A T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D . K E T E L I T I A N PENGUKURAN . . . . . . . . . . . . .
V I . KESIMPULAN DAN SARAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A . KESIMPULAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
................................
DAFTAR PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
LAMPIRAN-LAMPIRAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B . SARAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 .

K u r v a s t r e s s - s c r a i n u n t u k "medium-carbon s t e e l ' ' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Gambar 2.

K o n s t r u k s i d a s a r s t r a i n gauge t i p e
"bonded" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

amb bar

3.

Gambar 4 .
Gambar 5.

H i s t e r i s t i s pada s t r a i n gauge t i p e
"bonded gauge"

......................
C a t u daya
t a n p a pemantap tegangan . . .
I C 7 2 3 . s Q b a g a i pemantap tegangan . . . . .

Gambar 6 .

I C t i p e 78XX dan 79XX sebagaipemantap
t e g a n g a n DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Gambar 7.

R a n g k a i a n Jembatan Wheatstone

Gambar 8 .

Rangkaian p e n g u a t a n dengan T r a n s i s t o r

Gambar 9 .

Penguat t a k m e n j u n g k i r k a n

Gambar 10.

Penguat m e n j u n g k i r k a n

Gambar 1 1 .

Penguat D i f f e r e n t i a l

........

...........

................
.................

Gambar 12.. Penguat dengan masukan l e b i h d a r i s a t u
Gambar 1 3 . Metode menyalakan LED Dada S i s ~ e mPer a g a Common Anoda . . . . . . . . . . . . . . . . . . ;.
Gambar 1 4 . SR F l i p - f l o p dan s i m b o l n y a
Gambar 1 5 .

...........

Bagan A l a t Pengukur K e c e p a t a n A l i r a n
A i r D i g i t a l dengan P e n g i n d e r a S t r a i n

Gauge
Gambar 1 6 .

................................

P e n c a t u Daya Pemantap Tegangan

.......

Gambar 1 7 . Cara K e r j a S i s t e m P e n g i n d e r a Mekanik
Gambar 1 8 .

Rangkaian S i s t e m P e n g i n d e r a

Gambar 1 9 .

Rangkaian S i s t e m Penguat

.

..........

.............

......

Gambar 20.

Skema K o n v e r s i A n a l o g k e D i g i t

Gambar 21.

S i s t e m K o n v e r s i Analog ke D i g i t

Gambar 22.

S i s t e m Pencacah

Gambar 23.

Simbol L o g i k a S i s t e m K o n v e r s i Sandi

Gambar 24.

Rangkaian S i s t e m Peraga D i g i t a l

Gambar 25.

Hubungan a n t a r a Gaya ( F l ' d e n g a n Perubahan Panjang K a r e t ( X )

Gambar 26.

Hubungan a n t a r a k e c e p a t a n a l i r a n a i r
dengan S i s t e m P e n g i n d e r a

Gambar 27.

Hubungan a n t a r a tegangan masukan pada
S i s t e m ADC dengan b e s a r n y a angka pada
S i s t e m Peraga

.....

.....................
.

.....

.............

............

.......................

Gambar 28.

Hubungan a n t a r a k e l u a r a n pada S i s t e m
P e n g i n d e r a dengan tegangan masukan
pada S i s t e m K o n v e r s i Analog ke D i g i t

Gambar 29.

K a r a k t e r i s t i k S i s t e m Penguat

Gambar 30.

Hubungan a n t a r a S i s t e m P e n g i n d e r a ,
S i s t e m Penguat dan S i s t e m K o n v e r s i
A n a l o g ke D i g i t

........

....................

DAFTAR TABEL

Hal aman
Tabel 1 .

Hukum A l j a b a r Boole dengan Sistem S a k l a r

Tabel 2.

Jenis-jenis

Tabel 3 .

Tabel kebenaran S i s t e m Pencacah b i l a n g a n
Binner

..................................

30

Tabel 4 .

Tabel Kebenaran Dekoder ke U n i t Penampil

31

Tabel 5 .

Pengaruh Beban (m) Terhadap Perbahan Panjang Karet ( X )

..........................

48

Pengaruh Kecepatan A l i r a n A i r ( C )
Terhadap Tegangan K e l u a r a n Kecepatan ( V )
pada
Sistem Pengindera

50

Tabel 6 .

gerbang l o g i k a

..............

.......................

viii

26
28

DAFTAR LAMPIRAN

'Ha 1 arnan
L a m p i r a n 1.

Data h a s i l pengukuran kecepatan
air

aliran

...................................

64

Lampiran 2.

Data h a s i l pengukuran S i s t e m Pengindera

65

Lampiran 3.

Data h a s i l
pengukuran Sistern Konversi
A n a l o g k e D i g i t dan k e S i s t e r n Peraga

66

..

L a m p i r a n 4 . Hubungan a n t a r a Tegangan k e l u a r a n pada
S i s t e m P e n g i n d e r a dengan t e g a n g a n
rnasukan pada S i s t e m K o n v e r s i A n a l o g
. .
k e D i g ~ t. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

67

..

68

......

69

Rangkaian A l a t Pengukur K e c e p a t a n A l i r an A i r D i g i t a l dengan P e n g i n d e r a S t r a i n
Gauge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

70

Lampiran 5.

D a t a H a s i l Pengukuran S i s t e r n Penguat

Lampiran 6.

B a g i a n Mekanik S i s i e r n P e n g i n d e r a

Lampiran 7.

I . PENDAHULUAN

A.

L a t a r Belakang

D i Indonesia saat i n i

i l m u dan t e k n o l o g i berkernbang

dengan p e s a t , t a k t e r k e c u a l i
Teknik

pembuatan

rangkaian

di

bidang

yang

elektronika

semakin

memungkinkan p e r a l a t a n e l e k t r o n i k a d a p a t
u k u r a n yang k e c i l ,

.

berkernbang

dibuat

aengan

t e t a p i r n e r n i l i k i daya guna dan k e t e l i -

t l a n yang cukup t i n g g i .
S a l a h s a t u penernuan dalam b i d a n g e l e k t r o n i k a a d a l a h
s u a t u komponen yang d i s e b u t s t r a i n gauge.

S t r a i n gauge

i n i d a p a t d i m a n f a a t k a n sebagai p e n g i n d e r a pada i n s t r u m e n
pengukur t e k a n a n .

D i b i d a n g p e r t a n i a n , khususnya yang b e r k a i t a n dalam
bidang Teknik

ianah

d i a i ir k a n

yang

rnaka penentuan d e b i t

h a r u s d i p e r h i t u n g k a n s e c a r a cermas

mernberikan

hasi:

debit

hanya

air

dan A i r ,

alr
agar-

yang

optimum.

Dalam

penerapannya

dapat

diketahui

melalui

serangkaian

pengukuran.
Pada umumnya i n s t r u m e n - i n s t r u m e n pengukur kesepatar'
air

yang

banyak

d i pergunakan

adalati

Current

pengukur k e c e p a t a n permukaan a l i r a n a i r .
Current

meter

kecepatan

diatitaranya

adalah

a i r d l dasar a l i r a n

tidak

meter

dan

Kelemahan d a r i
dapat

dan d i s e k i s a r

mengc:icu~dind;ng-

d i n d i n g permukaan a1 i r a n , sedang kelemanan a l a t penguku:-

k e c e p a t a n permukaan a l i r a n a i r ,

y a i t u nanya d a p a t mengu-

k u r k e c e p a t a n a i r pada perrnukaan a1 i r a n s a j a .
Penemuan

lain

dalam

bidang

elektronika

adanya s i s t e r n p e n e r a a n s e c a r a d i g i t a l .
ini
kan

adalan

Kelebihan sistem

d i b a n d i n g s i s t e r n yang l a i n a d a l a h d a p a t rnenghi l a n g ketergantungan

menghindari

kstajarnan p e n g l i h a t a n

kesalahan

pendugaan

pada

pengamat

angka

dan

desimal

teralthi r.
Dengan p e r t i m b a n g a n t e r s e b u t dan rnemanfaatkan kemajuan

di

rnernbuat

bidang
alat

elektronika,

pengukur

rnaka

kecepatan

akan
aliran

dicoba
air

untuh

digital

dengan s t r a i n gauge s e b a g a i p e n g i n d e r a .

€3. T u j u a n P e n e l i t i a n

T u j u a n p e n e l i t i a n a d a l a h merancang dan membuat a l a t
pengukur kecepatan a l i r a n a i r d i g i t a l
strain

gauge,

melakukan

uji

cobs

dengan p e n g i n o e r a
karakteristik

kernampuan i n s t r u m e n s e r t a k a l i b e r a s i a l a t .

can

11. TINJAUAN PUSTAKA

A.

A i r dan F u n g s i n y a

A i r

merupakan s u a t u

zat

yang

berbentuk

cair

yang

s a n g a t d i b u t u h k a n o l e h semua mahkluk h i d u p d i d u n i a i n i .
D i bidang pertanian,

s a l a h s a t u fungsi a i r adalah untuk

memberikan rnakanan b a g i tanaman agar d a p a t tumbuh dengan
baik.

Adapun

kepada

tanaman

diantaranya

perjalanan
dapat

dengan

air

dilakukan

sistem

p e k e r j a a n pengaturan a i r

dari

sumbernya

dengan

irigasi.

berbagai
Irigasi

sampai
cara,
adalah

u n t u k membantu kskurangan a i r

h u j a n b a g i k e p e r l uan tanaman.
Pengukuran d e b i t a1 i r a n a i r d a p a t d i l a k u k a n s e c a r a
langsung dan t i d a k langsung.
dilakukan

dengan

pengukuran t i d a k

Pengukuran s e c a r a langsung

bangunan-bangunan

ukur,

sedangkan

langsung d a p a t d i l a k u k a n oenganrnetoda

k e c e p a t a n penampang ( v e l o c i t y - a r e a

method).

Pengukuran

t e r s e b u t d a p a t d i c a r i dengan persarnaan :

dirnana :

Q

= d e b i t a l i r a n (L3T-')

V = kecepatan a l i r a n ( L T - ' )
A = l u a s penampang basah s a l u r a n ( L 2 )

4

A i r yang mengal ir dengan k e c e p a t a n t e r t e n t u , mempunyai

energi

kinetik

yang

besarnya

dapat

ditentukan

dengan persamaan :

Ek = E n e r g i k i n e t i k ( J )

dirnana :

m = masa ( M )

=

V

k e c e p a t a n a1 i r a n ( L T - ' )

B. K a r a k t e r i s t i k M a t e r i a l Logarn
1.

S t r e s s dan S t r a i n

Stress

adalah

gaya

u n i t l u a s a n yang t i m b u l
dikenakan

pada m a t e r i a l

internal

suatu material

per

u n t u k menahan gaya l u a r yang
tersebut.

Secara m a t e m a t i s

s t r e s s dirumuskan sebagai b e r i k u t :

dirnana

a = u n i t stress ( F L - ~ )
F = gaya yang b e k e r j a ( F )
A = l u a s penampang benda ( L ~ )

Strain
unit

adalah

panjang.

perubahan

Deformasi

bentuk

terjadi

yang d i b e r i kan pada m a t e r i a l

(deforrnasi)

karena

tersebut.

adanya

per
gaya

S t r a i n dapat

d i c a r i dengan persamaan sebagai b e r i k u t :

= strain

dimana :

2.

61

= perubahan panjang (m)

1

= p a n j a n g sebelum d i b e r i gaya ( m )

Hukum Hooke
Kurva s t r e s s - s t r a i n d i b u a t berdasarkan percobaan
dan d i gunakan u n t u k me1 ih a t k a r a k t e r i s t i k d a r i
yang

diuji

jika

dikenakan

gaya

atau

beban

bahan
(Nash,

1983).
Pada Gambar 1. d i bawah i n i , d i p e r l i h a t k a n k u r v a
stress-strain

untuk

materiai

iogam

jenis

"medium-

carbon s t e e l " .

Gambar 1 . k u r v a s t r e s s - s t r a i n untuk "medium-carbon
s t e e l " (Nash, 1983)
Pada Gambar
merupakan g a r i s

1.

terlihat

l u r u s dan ha1

dari

titik

0

sampai

A

i n i menunjukkan bahwa

stress

dan

Titik A

disebut juga t i t i k

porsional

strain

Limit).

dalam

Titik

keadaan p r o p o r s i o n a l .

batas p r o p o r s i o n a l

B merupakan

(Pro-

batas e l a s t i s

logam ( b a t a s a t a s logam dimana logam akan kembali kebentuk semula j i k a gaya a t a u beban pada logam t e r s e but

dilepas).

-

Setelah

titik

mengalami deformasi . t e t a p .
D terjadi

maka

B,

bahan

akan

Antara t i t i k C dan t i t i k

k e n a i k a n s t r a i n tanpa kenaikan s t r e s s dan

titik-titik

ini

disebut

merupakan

maksimum s t r e s s ,

".Ultimate

Strength".

"Yield

Point".

titik

Setelah

ini

titik

Titik E

biasa disebut

E

stress

terus

menurun dan logam akan p a t a h pada t i t i k F a t a u t i t i k
"Br,eaking S t r e n g t h " .
Antara

titik

stress-strain

yang

0

dan

titik

linier.

A

terjadi

Pada

keadaan

hubungan
inilah

.R,obert Hooke merumuskan hubungan i n i dengan persamaan
sebagai b e r i k u t :

dimana

a

= stress

E

=

5=

(FL-')

modulus e l a s t i s i t a s ( F L - ' )
strain

C.

S t r a i n Gauge
1.

Hambatan L i s t r i k dan Perpanjangan Kawat
1856 W i l l i a m Thomson menghasilkan

Tahun
baan

yang

rnenyatakan

bahwa

hambatan

perco-

1i s t r i k

pada

s e u t a s kawat akan b e r v a r i a s i s e s u a i dengan t e n s i yang
dikenakan

pada

kawat

tersebut.

Jika

seuaiu

t e n s i a t a u kompresi akan t e r j a d i

d i b e r i gaya
bahan d i m e n s i

yang

mengaki b a t k a n

bahan hambatan pada kawat t e r s e b u t .

kawat
peru-

t e r j a d i n y a peruHal

i n i sesuai

dengan persamaan :

d imana

R

= Hambatan l i s t r i k ('2)

P =

I

Hambatan j e n i s kawat (R.mj

1 = Panjang kawat (rn)
A = Luas penampang kawat (m2 )

J i k a A dan

f

dianggap t e t a p ,

maka sernakin pan-

j a n g kawat semakin besar hambatan l i s t r i k yang t e r j a d i dan s e b a l i k n y a ,

semakin pendek kawat semakin k e c i l

hambatan l i s t r i k yang t e r j a d i .
A n t a r a Hambatan l i s t r i k ,

arus

l i s t r i k dan beda

p o t e n s i a l t e r d a p a t hubungan sebagai b e r i k u t :

.

dirnana

V

=

Beda p o t e n s i a l ( V )

i

=

Arus l i s t r i k yang rnengalir ( A )

R

=

Harnbatan l i s t r i k

(R)

2. T i p e S t r a i n Gauge
Strain
gauge),

gauge

(electrical

pada dasarnya d i b a g i

resistance

rnenjadi

strain

dua t i p e

yaitu

"

tipe

"unbonded"

"bonded"
strain

dan

d i gunakan

s e r i ng

gauge

"bonded".

ti-pe i n i

S ~ r a i n gauge

d a l am

pengukuran

l e b i h rnudah digunakan

tipe

karena
diban-

dingkan dengan t i p e "unbonded".
Pada dasarnya s t r a i n gauge t i p e "Bonded" t e r d i r i
dari

s u a t u konduktor

Konduktor
(guna
Pada

ini

iapisan
Gambar

yang

d i lekatkan
ini

2.

untuk

sensitip
pada

terhadap s t r a i n .

plastik

atau

k-ertas

rnernperrnudah penanganannya).

d i p e r l ih a t k a n

k o n s t r u . k s i dasar

dari

s t r a i n gauge t i p e "bonded".
Sesuai

dengan

pernbuatannya,

strain

gauge

tipe

"bonded" d i b a g i rnenjadi ernpat j e n i s y a i t u : F l a t w i r e
gauge,

wrapped

around

wire

gauge,

semikonduktor s t r a i n gauge ( K u h l ,
Foil
narnpang

strain
persegi

gauge

disusun

panjang

yang

0.0025 sarnpai 0.0050 rnm.

foi1

gauge

dan

1972)
dari

kawat

mernpunyai

berpe-

k e t e b a l an

D i bentuk dengan pencetakan

secara kimiawi

dengan p a n j a n g gauge b e r v a r i a s i d a r i

0 . 2 sampai 2 5 . 4

mm.

Gauge l e n ~ t h

!

I

conductor

backing m a t e r i a l

Garnbar 2. K o n s t r u k s i d a s a r s t r a i n gauge t i p e "bonded"
(Kuhl.1972).
K a r a k t e r i s t i k S t r a i n Gauge
a. Gauge F a k t o r

vitas

Gauge

faktor

adal ah

dari

strain

gauge.

sensitivitas

strain

suatu

gauge

indeks

Menurut
adalah

sensi ti-

Kuhi

(19723,

'perbandingan

a n t a r a s t r a i n n e g a t i p a t a u s t r a i n p o s i t i p dengan
perubahan

hanibatan

listrik.

d a p a t d i c a r i persamaan :

Nilai

gauge

faktor

dimana :

F

= gauge f a k t o r

6R

= perubahan hambatan l i s t r i k ( R )

R

= hambatan l i s t r i k awal ( a )

1

= p a n j a n g s t r a i n gauge (m)

61

= perubahan p a n j a n g (m)

5

= strain

D a r i persamaan d i a t a s d a p a t d i

ambi 1 kesim-

p u l a n bahwa b e s a r n y a gauge f a k t o r d i p e n g a r u h i o l e h
dua k e j a d i a n y a i t u d e f o r m a s i

1i s t r i k

batan

dari

dan perubahan

material

elemen

hamstrain

gauge.
Semakin
sensi t i f

besar

nilai

gauge

s t r a i n gauge t e r s e b u t

iaktor,

semakin

dan semakin

k e l u a r a n 1 i s t r i k yang d i h a s i l k a n .

besar

a e s a r n y a gauge

f a k t o r d i p e n g a r u h i o l e h j e n i s bahan k o n d u k t o r yang
digunakan.
semua

Menurut Kuhl

bahan

(19721,

elemen hampir

membuat perbedaan n i l a i

deformasi

sama,

sehingga

gauge f a k t o r

untuk
yang

a d a l a h ham-

b a t a n j e n i s bahan yang d i p e r g u n a k a n .
Menurut

Kuhl

berubah k a r e n a
dan h i s t e r e s i s .

(1972),

beberapa

gauge

hal,

yaitu

fakt0.r

dapat

: temperatur

Perubahan t e m p e r a t u r akan menga-

k i b a t k a n p e r u b a h a n dirnensi
sehingga

kejadian

ini

e 1 ernen,

pada bahan

akan rnerubah p a n j a n g dan

a k h i r n y a akan rnerubah n i l a i gauge f a k t o r .
H i s t e r e s i s a d a l a h s u a t u k e j a d i a n dirnana j i k a
strain

gauge

akan t e r j a d i
seperti

d iberi

teltanan

terus

rnenerus,

hubungan a n t a r a s t r a i n dengan

pada Gambar 3.

Setelah t i t i k A,

a n t a r a s t r a i n dengan 6 R / R

maka

dR/R

hubungan

tidak linier lagi.

s t r a i n gauge
Gambar 3 . H i s t e r i s t i s pada
t i p e "bonded gauge" ( K w h l , 1 9 7 2 ) .

b . Gaya T r a n s v e r s a l

Gaya t r a n s v e r s a l a d a l a h gaya yang t e g a k
terhadap
terjadi

strain.

Pada

pada u j u n g - u j u n g

terjadinya

strair,

yang

strain

gauge,

gaya

Iurus
ici

elernen dan mengaki baLkan
tidak

dihehendaki.

Paca

f o i l s t r a i n gauge gaya i n i d a p a t d i a b a i k a n , k s r e n a
u j u n g - u j u n g elernennya t e b a l

.

c.

E f e k V a r i a s i Temperatur
Menurut
berpengaruh
hambatan

Kuhl

(1972), perubahan

terhadap

listrik

t i ga

pada

ha1 ,

temperatur

yait u

n a i knya

elemen, perubahan

dimen-

s i s t r a i n gauge dan perubahan d i m e n s i pada m a t e r i al

tempat s t r a i n

gauge

dipasang.

Hubungan d a r i

k e t i g a n y a d a p a t d i l i h a t dalam persamaan :

dimana

R,

=

Hambatan l i s t r i k k a r e n a perubahan
temperatur ( 0 )

d.

Ro

=

a

=

k o e f i s i e n muai bahan fR/CO)

dt

=

Perubahan t e m p e r a t u r (CO)

Hambatan l i s t r i k mula-mula

(R)

K a p a s i t a s A r u s pada S t r a i n Gauge
Menurut
dapat

Kuhl

dialirkan

tergantung

dari

(19721,
ke

starin

faktor-faktor

j e n i s s t r a i n gauge,
s t r a i n gauge,

kapasitas

jenis

gauge

arus

yang

berbeda-beda

sebagai

berikuc

:

j e n i s bahan tempat m e l e k a t n y a
p e r e k a t yang digunakan,

kon-

d u k s i panas obyek yang d i u k u r , p i n d a h panas a n t a r a
bahan-bahan

yang

digunakan,

pemakaian

pada s t r a i n gauge dan b a t a s t e m p e r a t u r .

p e l indung

Maksud d a r i .pernbatasan a r u s yang b o l e h menga1 ir

adalah

menghi i i d a r i

berlebihan

yang

t s r j a d i nya

dapat

panas

mempengaruhi

yang

ketepatan

pengukuran.

e.

Batas S t r a i n

Besarnya S t r a i n yang d a p a t d i u k u r o l e n s t r a i n
gauge d i p e n g a r u h i
panjang

strain

besarnya
gauge,
dan

oleh
gauge,

temperatur,

berbagai
sifat

kondisi

faktor,

elastis

yaitu

perekat,

keiembaban

strain

gaya a d h e s i a n t a r a p e r e k a t dan s t r a i n gauge

sifat

mekanis

dari

bahan

elemen

dan

bahan

tempat merekatnya elemen.

D.

P e r e k a t S t r a i n Gauge

Strain
yang

gauge

terjadi

tipe

pada

d e r a d i l e . k a t k a n pada

"bonded"

suatu

dapat

obyek

obyek

rnengukur

strain

pengukur j i k a p e n g i n -

tersebut.

Biasanya

st,rain

gauge d i l e k a t k a n dengan rnenggunakan p e r e k a t .
Menurut Kuhl

(1972),

s y a r a t p e r e k a t a n s t r a i n gauge

a d a l a h d a p a t m e n y a l u r k a n s t r a i n yang t e r j a d i
yang

pada obyek

d i u k u r k e p e n g i n d e r a s t r a i n gauge s e c a r a sempurna,

mernpunyai s i f a t i s o l a s i yang b a i k , tahan lama, pecekatan
cukup t i p i s ,
kan,

dan

ternperatur

t i d a k b e r s i f a t higroskopis,

tidak

.

berubah

sifat

jika

rnudah d i g u n a -

terjadi

perubahan

E.

P e n c a t u Daya Pemantap Tegangan
P e n c a t u Daya Pemantap Tegangan (PDPT) a d a l a h s u a t u
a1 a t

untuk

tegangan
bagian,

merubah

searah
yaitu

b o l a k - b a l ik

tegangan

(DC)

bagian

.

Suatu
pengubah

PDPT

(AC)

terdiri

tegangan

menjadi
atas

boJak-balik

dua

ke

t e g a n g a n s e a r a h dan b a g i a n pemantap tegangan searah.
Pada Gambar 4.

d i p e r l i h a t k a n sebuah r a n g k a i a n c a t u

d a y a DC yang belum d i l e n g k a p i o l e h pemantap tegangan.

Gambar 4 .

Catu daya t a n p a pemantap tegangan

Tegangan k e l u a r a n c a t u daya pada Gambar 4.
berubah-ubah
agar

tergantung

tegangan

dari

keluaran catu

tegangan

AC

claya t e r s e b u t

besarnya

yang
tetap

masuk,
harus

d i l e n g k a p i o l e h r a n g k a i a n pemantap tegangan.
Rangkai an

pemantap

t e l a h banyak d i j u m p a i

tegangan

dalam bentuk

(Voltage

Regulator)

I C {Integrated C i r -

cuit).

S a l a h s a t u c o n t o h yang banyak digunakan a d a l a h

I C tipe

723.

Agar

I C tersebut

dapat b e r o p e r a s 1 dengan

baik

dibutuhkan

tegangan

rnasukan

b e s a r n y a b e r k i s a r a n t a r a 9.5

(Supply

Voltage)

v o l t sampai 40 V o l t ,

yang

adapun

t e g a n g a n k e l u a r a n yang d a p a t d i h a s i l k a n b e r k i s a r a n t a r a
2.0

Volt

sarnpai

37

Volt

tegangan

rnantap.

Rangkai an

pernantap t e g a n g a n i n i d a p a t d i l i h a t p a d a G a m b a r 5 .

Gambar 5 .

I C 723 s e b a g a i

(Marston

Nilai
t a h a n a n R,

dan R,

Jenis
tipe

78XX

tegangan
12

Volt,

tegangan

I C

keluaran

yang

tegangan

keluaran 5
7815

pernantap t e g a n g a n .
Muhadhy, 1 9 8 7 )

dipengaruhi

oleh

nilai

s e s u a i dengan persamaan b e r i k u t :

lain

untuk

dalam

untuk

volt,

dapat

dipergunaltan

keluaran

positip

787 2 u n t u k

tegangan

adalah
(7805

tegangan

keluaran

15

I C

untuk

k e l uarati

Volt

dengan

i e g a o g a n masukan l e b i h b e s a r d a r i tegangan k e l u a r a n ) Can

I C t i p e 79XX u n t u k tegangan k e l u a r a n n e g a t i p (7905 u n t u k

t e g a n g a n k e l u a r a n -5
-12

Volt).

Volt,

7912 u n t u k tegangan k e l u a r a n

Cara merangkai

I C

ini

dapat

dilihat

pada

Gambar 6.

78XXa

XXa V o l t

79XXb

Gambar 6.

-XXb V o l t

I C t i p e 78XX dan 7 9 X X sebagai pemantap
tegangan DC.

F . S i s t e m Pengindera
Besaran-besaran
dapat

berupa

tekanan
berupa

dan

suhu,

harus

akan

warna,

Untuk

sistem

diubah

yang

rnerupakan

1i s t r i k.

pengukuran

tersebut

derajat

sebagainya

sinyal

teknik

fisis

diukur

in t e n s i t a s
fenomena

menerapkan

elektronik,

atau

misa2nya

dikontrol

cahaya,

yang

tidak

metode

maka

dan

fenomena

menjadi

sinyal

l i s t r i k dengan bantuan p e n g i n d e r a .
A l i r a n a i r akan rnempunyai tekanan yang berbeda p a d a
kecepatan
kita

dapat

kecepatan

yang

berbeda.

mempergunakan
air

tersebut

Dengan m e l i h a t
strain

gauge

berdasarkan

ha1

tersebut

untuk

mengukur

perbedaan

harga

hambatan 1 i s t r i k yang d i t i m b u l kan apabi l a k i t a memberikan tegangan yang k o n s t a n pada s t r a i n gauge.
Ben-tuk d a r i s i s t e m p e n g i n d e r a yang s e r i n g digunakan
sebagai

alat

jembatan

Wheatstone

empat

buah

.

hambatan

d i tunjukkan
jukkan

pengukur

angka

0

Rangkaian

R,,

dalam

e l e k t r o n i ka

R,,

R,

Gambar 7 . .
volt

dengan tegangan pada E,.

a d a l ah

ini

dan

dibentuk

R,.

oleh

Seperti

Voltmeter

apabiia

rangkaian

tegangan

yang

akan menun-

El

pada

sama

H a l i n i t e r j a d i a p a b i l a R,/R,

=

R,/R,.
Apabiia

R,-

atau

R,

pad2 Gambar

7.

diganti

dengan

p e n g i n d e r a , maka perubahan hambatan d a r i parameter f i s i s
yang

diukur

Voi t m e t e r
1 is t r i k

.

yang

elektronik

akan

menyebabkan

Arus

tersebut

d i butuhkan
untuk

adanya

merupakan

sebagai

mengukur

arus

yang

besaran

masukkan a i a t

karakteristi'k

sinyal
pengukur

dari

obyek.

Gambar 7 .

melalui

Rangkaian jembatan Wheatstone
( S e a r s dan Zemansky, 1 9 6 2 )

suati:

G. S i s t e m Penguat
S i s t e m p e n g u a t b e r i u n g s i u n t u k menguatkan perubahan
besaran

listrik

dari

pengindera,

sehingga

perubahan

s i n y a l yang k e c i l d a p a t d i u k u r l e b i h t e l i t i .
Sebagai

penguat

penguat o p e r a t i f
gai

dapat

(Op Amp).

d i gunakan

impedansi

masukan

atau

Penggunaan t r a n s i s t o r seba-

s i s t e m p e n g u a t mempunyai

lain

transistor

dan

beberapa kelemahan a n t a r a
impedansi

keluaran

rendah,

s e h i n g g a cukup banyak menyerap daya l i s t r i k d a r i besaran
yang akan d i k u a t k a n dan d i u k u r .

Disamping i t u t r a n s i s -

1i n i e r itas

t o r mempunyai penguatan yang r e l a t i f rendah,
kurang

dan

cara

Penguat
lebih

operatif

baik

transistor

u n t u k mengatur penguatan l e b i h s u l i t .

sebagai

(3p

Amp)

mempunyai

penguat

k a r e n a penguat o p e r a t i f

sifat

d i bandingkan
mempunyai

yang

dengan

impedansi

rnasukan yang t i n g g i dan impedansi k e l u a r a n yang r e n d a h ,
s e h i n g g a menyerap daya yang cukup k e c i 1,
penguatan

tegangannya

cukup

tinggi

dan

disamping
mudah

it u

untuk

diatur.

1.

Penguatan dengan T r a n s i s t o r
Transistor
apabila

ada

sebagai

arus

kolektor-emitor

yang

penguat
mengalir

(arus I c ) .

Arus

dikatakan
diantara

bekerja
terminal

Ic i n i hanya akan

ada a p a b i l a ada a r u s yang mengal ir d i a n t a r a t e r m i n a l

b a s i s-erni t o r
arus

I

dan

(arus

I,

Id).

disebut

Perbandl tngan
faktor

penguatan

antara

kuat

transisitor

(13).

Besarnya penguatan i n i
jenis

transistor.

b e r v a r i e s i untuk s e t i a p

Rangkaian

sederhana

transistor

sebagai penguat d a p a t d i l i h a t pada Gambar 8 .

Gambar 8 .

Rangkaian penguatan dengan T r a n s i s t o r
( S u t r i s n o , 1986)

pada rangl,a?an t e r s e b u t ,

Ic v a r i a b e l ,
ke1uara:i

:

rnaka

Vc dan Rc a a a i a h k o n s t a n dar?

didapat

persamaar? u n t u k

tegangail

2.

Penguat dengan Penguat O p e r a t i f (Op Amp)
Penguat

operatif

mempunyai

dua

( i n p u t ) , s a t u j a l a n masuk d i t a n d a i
masuk
satu

tak

rnenjungki r k a n

jalan

masuk

menjungkirkan

ditandai

(inverting

jalan

(+) disebut j a l a n

inon-inverting

1-1

masuk

disebut

input).

input)
jalan

Pada

dan

masuk

Gambar

9.

d a p a t d i l i h a t penguat t a k menjungkirkan.

Vout

=

(

R2/Ri + 1 )

*

Vin

Gambar 9. Penguat t a k menjungkirkan.
Pada Garnbar 10. dapat d i l i h a t penguat menjungk i r k a n dan persamaannya.

"out

-

-

-

R2/R1

*

"in

Gambar 10. Penguat menjungkirkan.

Gambar

11.

rnernperlihatkan

penguatan

rneialui

rnasukan rnenjungki r k a n dan t a k menjungki r k a n (Penguat
Differential).

Gambar 11. Penguat D i f f e r e n s i a i
Gambar 12.

rnemperl ihatkar: penguatan l e b i h d a r i

s a t u masukan.

Gambar 12. Penguat dengan masukan l e b i h d a r i s a t u

G.

S i s t e m Peraga
Untuk menampilkan d a t a pengukuran agar d a p a t dimen g e r t i o l e h i n d e r a manusia d a p a t d i l a k u k a n dengan beberapa cara,

a n t a r a l a i n dengan j a r u m penunjuk p a d a s u a t u
k e r t a s g r a f ik ,

s k a l a meter,
peraga

angka

dengan

tabung

menggunakan

( " s e v e n segment d i s p l a y " ) .
penunjuk,

mempunyai

i n d i k a t o r angka dan
peraga

Peragaan

tujuh

dengan

ruas

jarum

beberapa kelemahan dalam pembacaan

s k a l a y a i t u s e r i n g t e r j a d i k e s a l ahan p a r a l a k s dan dalam
menduga angka d e s i m a l t e r a k h i r .
Peragaan dengan mempergunakan k e r t a s g r a f i k mempun y a i beberapa kelemahan y a i t u k u r a n g b a i k b i l a digunakan
untuic mendeteksi s u a t u obyek

yang berubah s e c a r a c e p a t

dan mendadak, s u l i t perawatan dan k a l i b e r a s i :
Peragaan

dengan

tabung

angka

memerlukan

tegangan

yang cukup t i n g g i , s u l i t dalam pembuatannya dan memerlukan b i a y a yang cukup t i n g g i .
Peragaan

dengan

merupakan t e k n i k

pe-agaan

pembuatan a1 a t - a l a t
kelebihan

dalam

d i k a l ib e r a s i

menggunakan

ukur.

yang

peraga

sering

tujuh

ruas

digunakan

dalam

S i s t e m peraga i n i

pembacaan

lebih

obyektif

mernpunyai
dan

mudah

.

S i s t e m peraga angka urnurnnya mempunyai t u j u h segrnen
yang d i i s i o l e h masing-masing
jar

apabi l a d i a k t i f k a n ,

filamen

(LED)

yang b e ~ p i -

K e t u j u h segmen t e r s e b u t memben-

tuk

angka

delapan

Gambar

13.

menunjukan

metode

untuk

menyalakan LED pada s i s t e m p e r a g a Common Anoda.

Gambar 13. Me-tode menyalakan LED pada S i s t e m
Peraga Common Anoda
Prinsip
tersebut
Volt

kerja

untuk

menyalakan

LED

pada

ganbar

a d a l a h dengan c a r a memberi tegangan sebesar

pada

kaki

anoda,

untuk

kaki

katoda

dihubungkan

dengan s i n y a l ( 0 dan 1 ) d a r i dekoder l e w a t tahanan ( R
150 R

)

.

s ~ n y a l0

Apabi l a s a k l a r menutup,
(dibumikan)

dan

5

=

maka k a t o d a mendapat

LED menyala

karena

rangka~an

m e n j a d i p e n c a t u daya t e r t u t u p .
H.

Dasar-Dasar

Tekni k D i g i t

1 . P e n g e r t i a n L o g i k a dan D i g i t

L o g i ka d a p a t d i k a t a k a n s u a t u h a s i 1 yang d a p a t
diandalkan
benar

.

dengan

cara

mendapatkan

informasi

yang

Pada

logika

terjadi,

dapat

manusi a

"hampir"

memberi kan

"ya",

:

dan

banyak

kemungkinan

atau dapat dikatakan h a s i l

dapat

seperti

manusia

bermacam-macam

"tidak",

"Mungkin",

sebagainya.

Pada

yang

keputusan
jawaban,

"bisa

logika

jadi",

biner

hanya

mengenal dua macam t a n d a s e h i n g g a l o g i k a b i n e r l e b i h
mudah

dipergunakan

untuk

keputusan

yang

jelas

dan

tepat.
Dalam s i s t e m
secara

diskrit

digit,

besaran

tergantung

dari

keluaran
informasi

berubah
masukan.

K e i u a r a n hanya memberikan s a t u d a r i dua kemungkinan,
yaitu

kondisi

"benar"

atau

"salah".

b i a s a digunakan " 1 " a t a u "0".

Secara n u m e r i k

Pernyataan i n i i d e n t i k

dengan "ada tegangan" a t a u " t i d a k ada t e g a n g a n " .
2. . A l j a b a r B o o l e

Pada t a h u n 1815 - 1864,
bangsaan

inggris

bernama

ah1 i matemati k a b e r k e -

George

Booie

menciptakan

l o g i k a ungkapan dalam b e n t u k matematis dengan h u r u f
dan

simbolnya,

Aljabar

Boole

prinsip
yang

tersebut

didasari

sistem

d i kenal
bilangan

menjadi
biner.

Kaidah i n i kemudian dikembangkan o l e h E. Shanon dalam
b i d a n g e l e k t r o n i k a dengan dua k o n d i s i , y a i t u 1 dan 0 .
Penentuan keputusan h a r u s d i d a s a r i
yang t e p a t .

Pada i n s t r u m e n d i g i t a l

oleh logika

d i d i s a i n dengan

juga

dinamakan

terutama

A1 jabar

dalam

Sakl ar

karena

rangkaian-rangkaian

yang

di terapkan
menerapkan

sistem saklar.
Ada sepuluh hukum yang digunakan dalam Aljabar
Boole

.

Untuk

tersebut

1 ima

memudahkan
hukum

pengertian

di antaranya

di jel askan

sistem saklar yang terlihat pada Tabel 1 .
a. Hukum Identitas
A=B dan B=C, maka A=C
b. Hukum Pembalikan Dua Kali

=

A = A

c. Hukum Absorbsi
A + (A.B) = A
d. Hukum Penjalinan dengan Konstanta

1.

A.l

= A

2. A.0 = 0
3. A+l = 1

4. A+O = A
e. Hukum-hukum De Morgan
- 1. A.6 = A.B
- 2. A+6 = A+B

hukum-hukum
dengan

T a b e l 1.

Hukum A l j a b a r B o o l e dengan S i s t e m Sa.klar

Nama Hukum

Sistem Saklar

f. Asosiatif

-

A.(B.C)=(A.B).C

-

(A+B)+C=A+(B+C)

g.

Komplementasi

A + A = O

h . Idernpotent
P . = A . A . A
A = A + A + A

i. Komutatif
j

.

Distribusi

1

I

3.

Rangkaian Logika
Rangkaian
juga

rangkaian

d i buat

sambung

tersedia

dalam

Logika
pintu.

(gerbang

Rangkaian

menyambung,
bentuk

logika)

iC.

sebab

ini
di

tidak

perlu

pasaran

sudah

Jenis-jenis

p i n t u dapat d i l i h a t pada Tabel 2.

dinamakan

rangkaian

T a b e l 2.

Jenis-jenis

Nama G e r b a n g

gerbang l o g i k a

Simbol

A

a

0

0

F

I
AND

I

II

NAND

NOR

I
EXCLUSIVE-OR

I

!

I

EXCLUSIVE-NCR

A

6

,V

!

I

1

I

i

YES

NOT

1
0

0
1

i

4.

Flip-flop

Elementer

F l i p - f l o p adalah r a n g k a i a n yang dapat menyimpan
informasi

selama

sumber

1 is t r i k

belum

diputuskan.

B e k e r j a a t a s dasar a r u s b a l i k .
Rangkaian i n i dapat dibangun d a r i dua buah P i n t u
Nand a t a u dua buah P i n t u Nor yang s a l i n g dihubungkan
menyi l a n g ,
menjadi

yai t u

keluaran

dari

pintu

masukan pada p i n t u yang

yang

kedua dan

pertama
keluaran

d a r i p i n t u yang kedua menjadi masukan pada p i n t u yang
pertama.

Dua j a l a n

(set)

R

dan

(Reset),

d i b e r i tanda Q dan

masukan masing d i b e r i
sedangkan

dua

buah

tanda

S

keluaran

b.

Bentuk sederhana d a r ~F l i p - f l o p adalah SR F l i p f l o p yang d i b u a t d a r i
Flip-fiop

berarti

dua buah P i n t u Nand.

membuat

flop

berarti

membuat

agar Q

dapat d i l i h a t SR F l i p - f l o p

Gambar 14.

SR F l i p - f l o p

=

Q
-

=

I.
0.

Men-Set

Me-Rese~ F l i p Pada Gambar 14.

b e s e r t a simbolnya.

.

5 . Rangkai an Pencacah

Mencacah d a p a t
untuk

rnencacah

semua

rangkaian

satu

pencacah

Flip-flop
.bahan

juga

disebut
logika

yang

berarti
Pencacah

menghitung.
(Counter).

Hampir

pencacah.

Salah

rnerupakan

banyak

dipakai

adalah

rangitaian

yang d a p a t mencacah b i l a n g a n b i n e r .

bilangan

biner

menjadi

Alat

desimal

dapat

Perudilihat

pada Tabel 3.

Tabel 3 .

Tabel Kebenaran S i s t e m Pencacah Bilanga::
Biner

K e l u a r a n Pencacah
P u l s a rnasukan ke
A

Ada t i g a c a r a pencacahan,

B

C

D

y a i t u rnencacah rnajk,

mencacah rnundur dan mencacah maju-mundur.

Salah s a t u

b e n t u k pencacah yang urnum d i t e r a p k a n a d a l a h pencacah

maju BCD s i n k r o n a t a u d i s e b u t j u g a
Pada t i p e pencacah i n i
di-Reset

,

pembagi

d e n y u t yang ke 10,

sepuluh.
rangkaian

ulang ke 0 .

K o n v e r s i Sandi
Agar

bilangan

diperlukan

biner

pengalihan

( B i n a r y Coded Desimal )

dapat

diperagakan,

(Konversi)
ke

dari

b i 1angan

maka

bilangan

d e s i ma1

.

BCD

Untuk

p e n g a l i h a n b i l a n g a n t e r s e b u t d a p a t digunakan k o n v e r s i
sandi

(Dekoder).

Cara k e r j a Dekoder BCD sarnpai

u n i t d i p e r l i h a t k a n pada Tabel 4 .
Tabel 4 . Tabel Kebenaran Dekoder ke U n i t Penampil

1
I

Masuk

Ke 1u a r
Desimal

A

B

C

D

a

b

c

d

e

f

g

ke

111. PENDEKATAN RANCANGAN

Alat
pada

dasarnya

Pencatu
dera,

pengukur

kecepatan

terdiri

dari

air
lima

Daya Pemantap Tegangan

sistem

penguat,

sistem

dan s i s t e m peraga d i g i t a l .

d ~ g i t a l yang
sistem

(PDPT),

konversi

dibuat,

utama,

sistem
analog

yaitu

penginke d i g i t

Bagan keseluruhan d a r i

a:at

d i s a j i k a n pada Garnbar 15.

PENGINDERA

I

I
I

P
-D

I

P

KONVERSI

PENGUAT

I

T
PERAGA

Gambar 1 5 .

ANALOG

DIGIT

KE

DIGITAL

Bagan a l a t
pengukur kecepatan a i r
d i g i t a l dengan penindera s t r a i n gauge

I

A.

P e n c a t u Daya Pemantap Tegangan

U n i t i n i u-ntuk mensuplai
lukan

oleh

instrumen.

Rangkaian

mernbutuhkan 4 macam daya DC,
V,

12

V

dan

15

V.

semua .days yang d i p e r -

Skema

yaitu

yang

akan

: -12

V

rangkaian

d i buat

(Volt),

Pencatu

5

Daya

Pemantap Tegangan yang akan d i b u a t d a p a t d i l i h a t pada
Gambar 1 6 .

Gamba-r 1 5 .

Pencatu Oaya Pernantap Tegangan

8.

Sistern Pengindera

Pengindera

berfungsi

untuk

mengkonversikan

b e s a r a n bukan l i s t r i k m e n j a d i b e s a r a n l i s t r i k .

Untuk

i n s t r u m e n i n i menerapkan k o n v e r s i d a r i s i s t e m m e k a n i k
menjadi

sistem

1i s t r i k .

Sistem

mekanik

tersebut

b e r u p a renggangan yang t e r j a d i pada S i s t e m P e n g i n d e r a
Mekanik
aliran

(dimana s t r a i n gauge di.pasang)
air

seperti

yang

diperlihatkan

k a r e n a adanya
paaa

Gambar

17.

keterangan :
a : K a r e t tempat m e l e k a t n y a s t r a i n gauge
5 : S t r a i n gauge

Garnbar 1 7 .

Cara K e r j a S i s t e m P e n g i n d e r a Mekanik

Renggangan t e r s e b u t
keluaran

a1 i r a n

1i s t r i k

Pengindera E l e k t r o n i k .
but,

maka

Pengindera

dapat' d i t e r j e m a h k a n se-bagai
berupa tegangan

pada S i s t e m

Untuk merubah b e s a r a n t e r s e dirangkaikan

dengan

resistor

l a i n n y a l a l u dihubungkan dengan daya.
S i s t e m P e n g i n d e r a yang d i t e r a p k a n a d a l a h s i s t e m
jembatan Wheatstone,

dengan persamaan :

dengan memberi tegangan sebesar 5 V o l t ,
gauge

dapat

mempunyai

dialiri

besar

arus

sebesar

hambatan sebesar

sedang s t r a i n

sampai
120

R,

90

mA

den

maka berda-

s a r k a n persamaan d i a t a s n i l a i R e s i s t o r yang d i r a n g k a i s e r i sebesar 6 8 R .

S i s t e m P e n e i n d e r a yang d i b u a t

d i p e r l i h a t k a n pada Gambar 78.

s t r a i n gauge

Gambar 18.

Rangkaian S i s t e m P e n g i n a e r a

C.

Sistem Penguat
Hasil

tegangan

keluaran d a r i

rnasih t e r l a l u k e c i l .
yang

lebih

tegangan

Sistem Pengindera

Agar dapat t e r b a c a dalam satuan

besar,

maka

per'lu

dikuatkan.

k e l u a r a n yang d i h a s i l k a n Sistem

Karena
Pengindera

berupa tegangan s e l i s i h , .rnaka untuk menguatkan d i p a k a i .p.enguat s e l i s i h s e . p e r t i t e r i i h a t .pac!a Gambar 19.

Gambar 19.
Dari

data

Rangkaian Sistern Penguat

hasil

perhitungan,

rangkaian

d i k u a t k a n sebesar 3509 k a l i .

Untuk R,

kan harnbatan sebesar

yang

mempertinggi

nilai

2.2

M,

dan R,

R,

Hambatan

R,

dan

R,

di-guna-

dimaksudkan

untuk

dan mempertinggi

irnpe-

dansi masukan pada Sistem Penguat.
tungan

dan R,

harus

adalah

Oari h a s i l p e r h i sebesar

627

0,

karena t i d a k d i d a p a t d i pasaran, maka d i p a k a i Trirnpot
1 K sebagai p e n g g a n t i .

D.

S i s t e m Konversi Analog ke D i g i t
Besaran

yang d i h a s i l k a n o i e h s i s t e m

dan s i s t e m penguat masih besaran analog.
dalam

sistem

berupa

digital

pulsa-pulsa,

harus

diubah

Sehingga

ke

mudah

pengindera
Besaran i n i

bentuk

untuk

dicacah.

A l a t yang b i a s a d i p a k a i adalah k o n v e r t e r d a r i
ke d i g i t .

digit

anaiog

Skema b l o k d a r i K o n v e r t e r Analog ke D i g i t

dapat d i l i h a t pada Garnbar 20.

Vin

(Analog)

T
Penadi ng
Comparator

I

Penghasi l
Gigi
Gergaji

I

I

-J
.-

Penghas~1

I

Start
Lonceng
Pencacah

Tegangan G i g i
Gergaj i

"out

(Dig~t)
I

Penamp1 1

-

"in

r r t
J

denyut lonceng

Gambar 20. Skema Konversi Analog ke D i g i t

yang akan d i b a c a s e c a r a d i g i t

Vin

d a l am

rangkaian

dengan

dimasukkan

ke

u r u t a n , k e r j a sebagai b e r i -

kut :

I.

Rangkaian s t a r t d i h i d u p k a n ,

menghidupkan pembang-

k i t p u l s a l o n c e n g dan pembangkit p u l s a g i g i
gaji

2.

ger-

Tinier.

Denyut yang

dikeluarkan

d i c a c a h o l e h pencacah.

pembangkit p u l s a

lonceng

Tegangan yang d i k e l u a r k a n

pembangkit p u l s a g i g i g e r g a j i

dan

V i n diumpankan

k e penanding ( C o m p a r a t o r ) .

3.

A p a b i l a tegangan g i g i
maka Comparator
pu:sa

lonceng,

Konverter
dalam s a t u
ngandung
masing

gergaji

mengeluarkan

analog
I C

ke

digit

L M 3900.

empat buah op-Amp

:

denyut

ke

maka pencacahan b e r h e n t i

kemasan

adalah

sudah s e t i n g g i

ini

sudah

Vin,

penghasil

.
tergabung

IC LM 3900 i n i me-

t i p e N o r t o n yang ,masing-

penghasil

pulsa

p u l s a g e r g a j i dan Comparator

lonceng,

penghasil

yang yang t e l a h d i r a n g -

k a i menjadi s a t u .
Menurut Muhadhy ( 1 9 8 5 )

s e t i a p s i k l u s pengukuran

d i m u l a i d a r i p u l s a Reset d a r i A,.
silkan

pulsa setiap

pengukuran

diukur

dua

tiap

detik,
dua

Op-Amp

i n i mengna-

sehingga

detik

d a p a t d i j e l a s k a n dengan persamaan :

sekali.

peragaan
Hal

ini

l e b a r pulsa dapat a i a t u r melalui
normal

mendekati

Konversi
21.

Analog

25
ke

mikro
Digit

trirnpot,

d e t i k.

dapat

l e b a r yang

Rangkaian

dilihat

pada

Sistern
Gambar

.-

..

Gambar 21.

U"'
I

Sistern K o n v e r s i Analog ke D i g i t . p a

E.

S i s t e m Peraga

Pada

umumnya

s i s t e m utama,

Sistem

Peraga

terdiri

y a i t u s i s t e m pencacah,

dari

tiga

sistem konversi

sand? dan s i s t e m .penampil.

1.

S i s t e m Pencacah

Unit

ini

(frekwensi)
tintuk

yang

Sistem

untuk

berfungsi

dihasilkan

Pencacah

unit

dlgunakan

y a i t u 0 dan 1 .

iangan b i n n e r ,

mencacah

BCD ( E i n a r y Coded Desima! )

pulsa

sebelurnnya.

dasar-dasar

bi-

yang d i s e b u t s i s t e m

dengan 4

bit.

Sistem

4~ppJJph

Pencacah d a p a t d i l i h a t pada Gambar 22.

dtk

dtk

k R

I

dtk

R

{k R

k

I

k R

dtk

I

I

Gambar 22.

FFA,
flop
1 ,

JK

2,

satuan,

4

FFB,

S i s t e m Pencacah

FFC dan

yang d a p a t
dan

8.

FFD a d a l a h t i p e - t i p e

mencacah p u l s a
Untuk

p u l uhan dan

berturut-turut

mendapatkan

nilai

ratusan diperlukan

S i s t e m Pencacah s e p e r t i d i

flip-

dalam

t i g a buah

a t a s yang sudah t e r s e -

d i a dalam kemasan IC MC 14553.

S i s t e m K o n v e r s i Sandi

Simbol l o g i k a d a r i S i s t e m K o n v e r s i Sandi
d a p a t d i l i h a t pada Gambar 2 3 .

Gambar 2 3 .

Simbol L o g i k a S i s t e m K o n v e r s i Sandi
(Wasito, 1981)

ini

Unit

ini

berfungsi

bilangan deslmal.

untuk
Untulc

menglrbah

sand1

BCD

ke

mendapatkan S i s t e m KOG-

v e r s i Sandi S e p e r t i d i a t a s d i p a k a i I C MC 1 4 5 1 1

3.

U n i t Penampil

Untuk
segmen

unit

(Seven

penampil

Segment

digunakan

Display).

penampil

Sistem

Peraga

s e c a r a k e s e l u r u h a n d a p a t d i l i h a t pada Gambar 24.

Gambar 2 4 .

7

Rangkaian Sistern Peraga D i g i t a l

METODE PENELITIAN

IV.

A.

Waktu dan Ternpat
P e n e l iti an
Desember

1991,

d i 1aksanakan
bertempat d i

pada

bulan

Mei

sampai~

L a b o l a t o r i u m Ergonomika dan

e l e k t r o n i k a dan L a b o l a t o r i u m T e k n i k Tanah dan A i r .

B.

Bahan dan A l a t

1 . Bahan
a.

Bahan
nika,

untuk
meliputi

strain
ruas,

gauge

dan

hambatan,

macam

IC,

dioda,

saklar,

elektrokapasitor,

peraga

soket

tujuh
timah,

IC,

L a r u t a n F e r r i K l o r i d a , dan b a t e r a i .

Bahan-bahan
untuk

rangkaian

beberapa

transformator,

k a b e l , PCB,

b:

pembuatan

l a i n seperti

pengujian

dan

air,

karet

c a i ran t e r t e n t u
tempat

melekatnya

s t r a i n gauge.

2.

Alat

a.

Alat-alat

yang dipergunaltari u n t u k meraki t

nen e l e k t r o n i k a m e l i p u t i s o l d e r
t e r dan

b.

Alat-alat

kompo-

l i s t r i k , multime-

bor m i n i .

bantu

lain

seperti

tang,

gunting,

g e r g a j i dan p e r a l a t a n p e n g u j i u n t u k k a l i b r a s i .

c.

S a l u r a n p e n g a t u r kecepatan a l i r a n A i r

(Hidraulic

Channel ) dan S t o p