5
BAB II DASAR TEORI
Dalam merealisasikan suatu alat diperlukan dasar teori untuk menunjang hasil yang optimal. Pada bab ini akan diuraikan dasar - dasar penunjang yang diperlukan
untuk merealisasikan alat ukur berat badan ideal dengan metode
body mass index
.
2.1 Sensor Berat
Strain Gauge
Timbangan bekerja karena adanya pengaruh tekanan atau gaya berat sehingga dapat mengukur berat tersebut yang kemudian dapat ditampilkan, baik ditampilkan
secara analog atau digital. Dalam pembuatan timbangan elektronik dibutuhkan suatu komponen yang dapat mengubah suatu besaran mekanik tekanan menjadi listrik
sehingga keluaran dari alat tersebut dapat diukur perubahan tegangan atau arus yang terjadi.
Strain gauge
terdiri dari kawat panjang yang sangat halus yang ditenun bolak- balik didalam suatu kotak dan diletakkan diatas selembar kertas atau plastik yang
disebut basis. Sebuah kawat yang umum digunakan adalah paduan tembaga-nikel, dengan diameter sekitar seperseribu inchi 0,001. Kawat dibentuk zig-zag untuk
membentuk suatu grid sehingga akan meningkatkan panjang efektif dari kawat yang berada dibawah pengaruh gaya yang diterapkan pada kawat tersebut. Diletakkan diatas
dan melekat ke ujung pengukur.
Strain gauge
dapat dibuat sangat kecil, kadang lebih kecil 164, yang kemudian dicetak ke benda logam yang kuat, biasanya disebut sebagai
beban penerima elemen[2].
Gambar 2.1
Strain Gauge
6
Komponen
strain gauge
ini yang digunakan sebagai sensor berat, dengan menerapkannya ke sutau rangkaian jembatan. Rangkaian jembatan adalah adalah suatu
untai keseimbangan yang digunakan untuk membandingkan dua tegangan, seperti suatu neraca timbangan yang digunakan untuk membandingkan dua berat benda
. Rangkaian
jembatan dapat digunakan untuk mengukur semua nilai dalam besaran listrik. Rangkaian jembatan
Wheatstone
dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Untai Jembatan
Wheatstone
Ketika tegangan antara titik A dan terminal negatif baterai adalah sama dengan tegangan antara titik B dengan terminal negatif baterai, maka detektor akan
menunjukkan angka nol dan jembatan dikatakan “seimbang”. Karena tegangan sama antara titik A dan B tidak ada arus yang mengalir ke detektor atau disebut
open loop circuit
. Resistor R
1
dan R
2
d i
rangkai seri maka rangkaian penggantinya : 2.1
Resistor R
3
dan R
x
dirangkai seri maka rangkaian penggantinya : 2.2
Karena tegangan E paralel dengan R
s1
dan R
s2
, maka 2.3
Arus yang mengalir pada masing-masing cabang dapat dihitung dan
2.4 Pada saat seimbang V
1
= V
2
sehingga
7
2.5 Dengan mensubsitusikan I
1
dan I
2
diperoleh 2.6
2.7 2.8
2.9 2.10
Kesetimbangan jembatan ditentukan dari rasio dan
dan tidak dipengaruhi oleh sumber tegangan E misal baterai. Untuk mengukur resistansi menggunakan jembatan
wheatstone
, resistansi yang akan diukur ditempatkan pada R
1
atau R
2
, sementara ketiga resistor yang lainnya diketahui nilai resistansinya. Salah satu dari ketiga resistor dapat
disetel nilainya nilai hambatan berubah-ubah[3]. Resistor yang berubah-ubah nilainya dapat diganti dengan
strain gauge
seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.3 Konfigurasi
Quarter Bridge Strain Gauge
Lengan rheostat R
2
pada rangkaian jembatan , dapat dilihat pada gambar 2.3 nilai resistansinya sama dengan resistansi dari
strain gauge
tanpa ada beban. Perbandingan resistansi kedua lengan rangkaian jembatan R1 dan R3 diatur nilai resistansinya agar
sama. Saat tidak ada beban pada
strain gauge
, tegangan selisih untai jembatan adalah nol volt. Jika
strain gauge
diberi beban maka nilai resistansinya berubah sehingga menyebabkan perbedaan nilai hambatan R2 tidak sama dengan hambatan pada
strain gauge
. Perbedaan nilai hambatan pada rangkaian jembatan mengakibatkan terjadinya
8
selisih tegangan. Sebagai contoh bagaimana sepasang
strain gauge
yang dites dengan beban uji sehingga menghasilkan efek yang diilustrasikan sebagai berikut :
Gambar 2.4 Untai Jembatan dalam Kondisi Setimbang
Dengan tidak adanya beban uji yang diletakkan pada
strain gauge
, kedua
strain gauge
mempunyai resistansi yang sama sehingga untai jembatan seimbang. Namun ketika ada beban atau gaya kebawah pada spesimen maka akan tertekuk ke bawah sesuai dengan
gaya tekan yang membuat untai jembatan tidak seimbang, terjadi peregangan pada
gauge
1 dan penekanan pada
gauge
2 dalam waktu bersamaan[4].
Gambar 2.5 Untai Jembatan dalam Kondisi Tidak Setimbang
Konfigurasi yang digunakan dalam pembuatan timbangan menggunakan konfigurasi untai
full-brigde strain gauge
yang ditunjukkan pada gambar 2.6.
9
Gambar 2.6 Konfigurasi
Full-bridge Strain Gauge
2.2 Sensor Jarak
