7 HL = JPK
– PPK x A B. Dimana : JPK = Jumlah Perlawanan Konus kgcm
2
PPK = Perlawanan Penetrasi Konus kgcm
2
A = Tahap Pembacaan setiap kedalaman 20 cm B = Faktor alat Luas konus Luas corak = 10 cm
2
d = 3.6 cm L = ¼ π d
2
= 10,17 cm
2
2. Jumlah Hambatan Lekat
JHL = ∑ HL Dimana : i = kedalaman yang dicapai konus
C. SENSOR STRAIN GAGE
Sensor gaya berfungsi untuk mengubah gaya, beban, torsi dan regangan menjadi resistansi atau hambatan. Bahan untuk membuat sensor gaya terbuat dari kawat tahanan tipis berdiameter sekitar 1 mm.
Kawat tahanan yang biasa digunakan adalah campuran dari bahan konstan 60 Cu dan 40 Ni. Kawat tahanan ini dilekatkan pada papan penyangga membentuk strain gage dengan berbagai tipe:
1. Bonded strain gage
Gambar 4. Bonded strain gage Susunan kawat tahanan di dalamnya berliku sehingga memudahkan pendeteksian terhadap gaya
tekanan yang tegak lurus dengan arah panjang lipatan kawat, karena tekanan akan menarik kabel sehingga meregang. Dengan meregannya strain gage, maka terjadi perubahan resistansi kawat.
8
L L
R R
GF S
2. Unbonded strain gage
Gambar 5. Unbonded strain gage Jenis strain gage yang dibentuk dengan kawat tahanan yang terpasang lurus dan simetris. Jika papan
atau rangka mendapat tekanan dari luar, maka resistansinya akan bertambah. Karakteristik strain gage dihitung dengan rumus :
3 Keterangan:
S=GF
= sensitivitas atau gage factor R
= resistansi awal sebelum terbebani R
= perubahan nilai resistansi setelah terbebani L
= panjang awal sebelum terbebani perubahan L
= panjang strain gage setelah terbebani
D. TRANDUSER TIPE CINCIN
Gambar 6. Cincin tranduser
9
2
09 .
1 Ebt
Fr
Sedangkan untuk mengukur regangan pada sensor cincin dengan parameter gaya tarik atau tekan, sensisivitas, dan berat sensor dengan menggunakan rumus:
4 dimana,
ε = strain yang terjadi
F = gaya tarik atau tekan N
r = jari-jari cincin transduser m
E = modulus elastisitas bahan GPa
b = lebar cincin m
t = tebal cincin m
E. SENSOR JARAK
E.1. Infrared
Infrared adalah sebuah cahaya pada panjang gelombang yang titik puncaknya berada di luar respon mata manusia adalah merupakan cahaya yang mempunyai banyak fungsi pada bidang elektronika maupun
robotik. Phototransistor ST8-LR memiliki sifat yang sama dengan transistor yaitu menghasilkan kondisi cut off dan saturasi. Perbedaannya adalah bilamana pada transistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada
arus yang mengalir melalui basis ke emitor dan kondisi saturasi terjadi saat ada arus mengalir melalui basis ke emitor maka pada phototransistor kondisi cut off terjadi saat tidak ada cahaya infrared yang
diterima dan kondisi saturasi terjadi saat ada cahaya infrared yang diterima. Kondisi cut off adalah kondisi di mana transistor berada dalam keadaan off sehingga arus dari
kolektor tidak mengalir ke emitor. Pada rangkaian gambar 8, arus akan mengalir dan membias basis transistor Q2 C9014. Kondisi saturasi adalah kondisi transistor berada dalam keadaan on sehingga arus
dari collector mengalir ke emitor dan menyebabkan transistor Q2 tidak mendapat bias atau off.
Gambar 7.Sensor jarak infrared
10
E.2. Ultrasonik
Dibandingkan dengan infrared, ultrasonik memiliki daya jangkau yang lebih jauh dalam mengenali adanya obyek
Gambar 8. Grafik tegangan analog dengan jarak Gambar 9 menunjukkan perbandingan antara tegangan analog dengan jarak antara sensor dengan
obyek semakin jauh obyek, maka semakin sedikit cahaya infrared yang dipantulkan dan semakin turun juga tegangan analog outputnya. Dibandingkan dengan infrared, ultrasonik mempunyai kemampuan
mendeteksi obyek lebih jauh terutama untuk benda-benda yang keras. Pada benda-benda yang mempunyai permukaan keras gelombang ini akan dipantulkan lebih kuat dari pada benda-benda yang mempunyai
permukaan lunak Sesuai dengan namanya, ultrasonik adalah sebuah gelombang yang mempunyai frekuensi di atas
pendengaran manusia yaitu di atas 20 kHz. Pada umumnya rangkaian ultrasonik menggunakan frekwensi 40 kHz yang dihasilkan oleh rangkaian osilator. Pengenalan obyek atau jarak antara sensor dengan obyek
dapat dikenali dengan menghitung perbedaan waktu dari saat sinyal ultrasonik pertama kali dipancarkan hingga diterima kembali oleh sensor
Modul SRF-04 adalah sebuah modul pemancar dan penerima ultrasonik yang sudah dilengkapi oleh microcontroller yang menghitung jarak dengan membangkitkan pulsa berbanding lurus dengan jarak.
Seperti yang tampak pada gambar 10, Echo Pulse Output bangkit setelah 8 siklus frekuensi ultrasonik dibangkitkan dan kembali setelah gelombang ultrasonik kembali ke bagian penerima.
Gambar 9. Sensor ultrasonik SRF-04
11 Modul sensor PING adalah salah satu jenis sensor yang berfungsi mengukur jarak objek dengan
mekanismenya yaitu memancarkan gelombang ultrasonik sebesar 40 kHz selama
2
00 μs. Setelah itu menditeksi pantulan. Gelombang ultrasonik merambat di udara dengan kecepatan 344 ms, mengenai
objek dan memantulkan kembali ke sensor. Setelah merambat ke udara modul sensor PING mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik, kemudian gelombang
terdeteksi modul sensor PING yang nantinya akan membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa high
akan
sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2 kali jarak ukur dengan objek. Perhitungan ini didapat dari rumus berikut:
S = tIN x V ÷ 2 5
Dimana : S = Jarak antara sensor ultrasonik dengan objek yang dideteksi
V = Cepat rambat gelombang ultrasonik di udara 344 ms tIN = Selisih waktu pemancaran dan penerimaan pantulan
DT-SENSE Ultrasonic and InfraRed Ranger merupakan modul sensor pengukur jarak dengan media gelombang ultrasonik dan dapat dihubungkan dengan maksimum 2 buah infrared ranger Sharp
GP2D12. Modul ini dapat dengan mudah dihubungkan keberbagai sistem berbasis mikrokontroler dan hanya membutuhkan 1 pin IO saja. Modul ini dapat digunakan dalam aplikasi pengukur jarak, pintu
otomatis, sekuriti, robot cerdas, dan lain-lain. Kelebihan dari sensor ultrasonik ranger adalah sebagai berikut:
a. Memiliki 2 jenis antarmuka yang dapat aktif bersamaan, yaitu I2C-bus SCL maks. 65 kHz dan
pulse width 10 µsmm. b.
8 modul dapat digunakan bersama dalam satu sistem I2C-bus yang hanya membutuhkan 2 pin IO mikrokontroler saja.
c. Membutuhkan catu daya tunggal +5 VDC, dengan konsumsi arus 17 mA tanpa sensor infrared
ranger. d.
Terdapat 2 mode operasi yaitu full operation dan reduced operation. Pada mode reduced operation beberapa komponen ultrasonik ranger akan dimatikan saat idle dan konsumsi arus mejadi 13 mA
type. e.
Ultrasonik ranger dapat mengukur jarak dari 2 cm hingga 3 m tanpa dead zone atau blank spot. f.
Obyek dalam jarak 0 - 2 cm dideteksi sebagai 2 cm. g.
Menggunakan burst sinyal kotak 16 Vp-p dengan frekuensi 40 kHz. h.
Kompensasi kesalahan dapat diatur secara manual untuk mengurangi pengaruh faktor perubahan suhu lingkungan dan faktor reflektifitas obyek.
E.3. LVDT Sensor Linier Variable Differential Transformers
Sensor Linear Variable Differential Transformers LVDT adalah suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara gandengan variabel antara
kumparan primer dan kumparan sekunder. Prinsip ini pertama kali dikemukakan oleh Schaevits pada
tahun 1940-an. Pada masa sekarang sensor LVDT telah secara luas digunakan. Pada aplikasinya LVDT
12 dapat dig NMunakan sebagai sensor jarak, sensor sudut, dan sensor mekanik lainnya. Untuk kali ini sensor
ini diaplikasikan sebagai sensor jarak. LVDT pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan primer, dua buah kumparan sekunder, dan inti
dari bahan ferromagnetic. Kumparan-kumparan tersebut dililitkan pada suatu selongsong, sedangkan inti besi ditempatkan di dalam rongga selongsong tersebut. Selongsong ini terbuat dari bahan non-magnetik.
Kumparan primer dililitkan ditengah selongsong, sedangkan kedua kumparan sekunder dililitkan di setiap sisi kumparan primer. Kedua kumparan sekunder ini dihubungkan seri secara berlawanan dengan jumlah
lilitan yang sama
Gambar 10. Skema Sensor linear variable differential transformers
Pada ujung-ujung kuparan primer diberikan tegangan eksitasi yang berupa tegangan bolak balik AC. Keluaran dari sensor ini diambil dari ujung-ujung kumparan sekunder.
Besar tegangan keluaran LVDT bergantung kepada posisi inti. Pada saat posisi inti. Pada saat posisi inti besi ditengah, GGL yang diinduksi oleh kumparan sekunder 1 dan 2 sama besar. Tetapi karena kedua
kumparan sekunder dihubungkan seri secara berlawanan maka tegangan keluaran akan sama dengan nol. Jika inti besi kita geser kearah kiri maka kumparan sekunder 1 akan mendapat rapat fluks yang lebih tinggi
dibandingkan dengan kumparan sekunder 2. Akibatnya GGL induksi pada kumparan sekunder 1 akan lebih besar daripada kumparan sekunder 2. Tegangan keluaran yang dihasilkan merupakan selisih
tegangan kedua kumparan sekunder. Hubungan antara tegagan keluaran dan pergesaran inti LVDT adalah linier pada selang jarak tertentu. Hubungan antara tegangan keluaran U dengan posisi inti besi x linier
saat inti berada ditengah selongsong, dan tidak linier saat inti berada dipinggir-pinggir selongsong.
Gambar 11. Sensor linear variable differential transformers
13
F. SENSOR SUHU
