RANCANG BANGUN LOAD CELL SEBAGAI SENSOR GAYA                     PADA SISTEM UJI                                          ...
(pressure gage), sensor temperatur (thermocouple), sensor getaran (accelerometer) dansensor lainnya. Kebutuhan akan perala...
Oleh karena ΔL        adalah regangan ε, sehingga persamaan dapat dituliskan sebagai:                  L            ΔR    ...
Gambar 2 Jembatan Wheatstone       Jembatan disebut setimbang bila beda potensial pada G (galvanometer) adalah 0 V.Kondisi...
Optimasi bentuk dan dimensi load cell dilakukan dengan memperhatikan dimensi ruangyang tersedia serta gaya atau beban yang...
Gambar 4 Load Cell untuk Beban Tekan      Penampang load cell dibuat berbentuk cincin dengan maksud selain untukmemperbesa...
Dari persamaan [10], diperoleh harga tegangan yang bekerja pada bebanmaksimum:            F          F       σ=     =     ...
Gambar 6 Penempelan Strain Gage pada Load CellV.   SENSITIVITAS LOAD CELLSensitivitas load cell terhadap gaya yang bekerja...
Gambar 4 Load Cell & Tegangan Eksitasi      Jika pada node 2 & 3 dihubungkan dengan tegangan eksitasi Vs, maka pada node 1...
ε2 = ε4 = εt                          μ.F                                            εt = −                               ...
Metoda yang dilakukan untuk pengukuran regangan pada load cell adalah sebagaiberikut:a.    Load Cell hasil fabrikasi dilet...
Gambar 10 Hubungan Pengkondisi Sinyal & Load Cell Fabrikasif.   Nol kan posisi pengkondisi sinyal untuk mendapatkan harga ...
Sedangkan dalam perhitungan desain tegangan yang terjadi adalah sebesar 160,82N/mm . Disini ada selisih tegangan sebesar 2...
Gambar 12 Rangkaian Kalibrasi Load Cell Standar Menggunakan Kalibrator        Oleh karena sensitivitas load cell standar 1...
h.    Lakukan pembebanan tahap demi tahap sebanyak tiga seri pembebanan, dengan      tiap seri terdiri dari 10 taha pembeb...
78,70       1,63         0,03                                 88,35       1,83         0,03                               ...
σ (x ) =   {(Χ   1                             2        2              2                                                  ...
3.   Hasil rancang bangun load cell dengan kapasitas 100 kN untuk beban kerja tarik-     tekan masuk kedalam kelas 2, sesu...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

10 rancang bangun load cell sebagai sensor gaya pada sistem uji

6,646 views

Published on

0 Comments
3 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
6,646
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
261
Comments
0
Likes
3
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

10 rancang bangun load cell sebagai sensor gaya pada sistem uji

  1. 1. RANCANG BANGUN LOAD CELL SEBAGAI SENSOR GAYA PADA SISTEM UJI Oleh Dwi Purwanto*) AbstrakMakalah ini membahas tentang rancang bangun load cell sebagai komponen utama pada sistemuji. Pembahasan mencakup pemilihan bahan, perhitungan perencanaan, penempelan strain gagedan konfigurasi jembatan, verifikasi load cell serta metode kalibrasinya terhadap load celldengan kapasitas 100 kN untuk beban kerja tarik-tekan. Verifikasi terhadap load cell dilakukanpasca fabrikasi untuk mengetahui kesesuaian antara perhitungan perencanaan dan aplikasidilapangan. Dari hasil verifikasi ditemukan bahwa terdapat penyimpangan regangan sebesar 96,838μatau sekitar 12,64%. Sedangkan dari hasil kalibrasi menggunakan load cell standard CarlSchenc dengan mengacu pada British Standard 1610 part 1, 1992 dapat disimpulkan bahwa loadcell hasil rancang bangun masuk kelas 2 untuk beban kerja 10 kN sampai 100 kN denganketidakpastian pengukuran Uc=0,362635 kN.Kata kunci: rancang bangun load cell, verifikasi, metode kalibrasi. AbstractThe main requirement of load cell as force censor beside must traceable to national orinternational standard, technically it should have linier relation between the force input andoccurred tension in the area where the strain gage is set up and should be sensitive with workedforce. In this working paper, explain about 100 kN capacity of load cell structure post for pressworked. For knowing the appropriate between design calculation result and fabrication resultverification with measuring the amount of happened tension when loaded actually is done. We dothe calibration refer to BS 1610: 1992 Standard, using 100 kN standard load cell by CarlSchenck with serial number 21374. From the result of calibration can be concluded that structurepost load cell is appropriate with the requirement at BS 1610:part 1: 1992 for level 2 in the 10until 100 kN of press load, with measuring uncertainty Uc=0,362635 kN.Keywords: load cell manufacturing, verification, calibration method.I. PENDAHULUANKebutuhan sensor pada sistem uji akan terus meningkat dan semakin rumit sejalandengan kemajuan teknologi pengujian dan semakin bertambahnya jenis uji yangdibutuhkan industri. Jenis-jenis sensor yang sering dibutuhkan dalam pengujian antaralain sensor gaya (load cell), sensor pergeseran (displacement transducer), sensor tekanan*) Peneliti Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur – BPPT
  2. 2. (pressure gage), sensor temperatur (thermocouple), sensor getaran (accelerometer) dansensor lainnya. Kebutuhan akan peralatan tersebut saat ini masih banyak tergantung padabarang-barang impor, sehingga apabila teknologi rancang bangun sensor telah dapatdiserap oleh industri maka akan berdampak pada semakin kecilnya ketergantungan kitaterhadap produk luar negeri. Load cell dalam aplikasinya selalu disesuaikan dengan kondisi dan keadaan dilapangan. Dengan demikian kita dituntut untuk selalu melakukan inovasi mengenaibentuk dan model dari load cell agar didapat suatu hasil pengukuran yang mendekatikebenaran (accurate) serta handal. Atas dasar pemikiran itulah, maka pada makalah inidisajikan cara pembuatan, verifikasi dan kalibrasi load cell dengan beban kerja tarik-tekan sebagai dasar untuk pengembangan dan atau pembuatan load cell yang dapatmemenuhi kebutuhan pengukuran atau pengujian dilapangan.II. TEORI DASARLoad cell adalah sebuah transducer gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasisebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja. (1), untuk menentukantegangan mekanis didasarkan pada hasil penemuan Robert Hooke, bahwa hubunganantara tegangan mekanis dan deformasi yang diakibatkan disebut regangan[2]. Reganganini terjadi pada lapisan kulit dari material sehingga memungkinkan untuk diukurmenggunakan sensor regangan atau strain gage Gambar 1 Strain Gage Satu Sumbu Strain gage adalah transducer pasif yang mengubah suatu pergeseran mekanismenjadi perubahan tahanan[3]. Strain gage logam dibuat dari kawat tahanan berdiameterkecil atau lembaran-lembaran kawat tipis yang di-etsa. Tahanan dari foil kawat ataulogam ini berubah terhadap panjang jika bahan pada mana “gage” disatukan mengalamitarikan atau tekanan. Perubahan tahanan ini sebanding dengan regangan yang diberikandan diukur dengan sebuah jembatan wheat-stone yang dipakai secara khusus. Sensitivitassebuah strain gage dijelaskan dengan suatu karakteristik yang disebut gage factor, yangdidefinisikan sebagai perubahan satuan tahanan dibagi perubahan satuan panjang[3]. ΔR k= R [1] ΔL L
  3. 3. Oleh karena ΔL adalah regangan ε, sehingga persamaan dapat dituliskan sebagai: L ΔR k= R [2] εPerubahan ΔR pada konduktor yang panjangnya L dapat dihitung menggunakanpersamaan tahanan: L ρL R=ρ = [3] A π d2 4 Tarikan terhadap konduktor menyebabkan pertambahan panjang ΔL danpengurangan diameter Δd secara bersamaan, demikian juga sebaliknya. Dengandemikian tahanan konduktor berubah dan dapat dihitung dengan persamaan berikut: Rs = ρ (L + ΔL ) π (d − Δd )2 4 Rs = ρ ( L 1 + ΔL L ) π (d 2 − 2dΔd + Δd 2 ) 4 L(1 + ΔL / L ) Rs = ρ 2⎛ Δd Δd 2 ⎞ π / 4 d ⎜ 1 − 2d 2 + 2 ⎟ ⎜ ⎝ d d ⎟ ⎠ L(1 + ΔL / L ) Rs = ρ ⎛ Δd ⎞ π / 4 d 2 ⎜1 − 2 d ⎜ + 0⎟ ⎟ ⎝ d2 ⎠ L(1 + ΔL / L ) Rs = ρ [4] Δd π / 4 d 2 ⎛ 1 − 2d 2 ⎞ ⎜ ⎟ ⎝ d ⎠ Persamaan diatas dapat disederhanakan menggunakan bilangan poisson rasio µ,sehingga persamaan menjadi: L(1 + ΔL / L ) Rs = ρ [5] ⎛ ΔL ⎞ π / 4 d 2 ⎜1 − 2 μ ⎟ ⎝ L ⎠ Perubahan tahanan ini sebanding dengan regangan yang diberikan dan diukurdengan sebuah jembatan wheatstone yang dipakai secara khusus.
  4. 4. Gambar 2 Jembatan Wheatstone Jembatan disebut setimbang bila beda potensial pada G (galvanometer) adalah 0 V.Kondisi ini terjadi bila tegangan dari node 1 ke 2 sama dengan tegangan dari node 4 ke 2.Atau dengan mendasarkan pada terminal lainnya, jika tegangan diari node 1 ke 3 samadengan tegangan dari node 4 ke 3.Jadi jembatan dalam keadaan setimbang jika: I 1 R1 = I 4 R4 [6]Jika arus galvanometer adalah 0 V, kondisi berikut juga dipenuhi: V I1 = I 2 = [7] R1 + R2 V I4 = I3 = [8] R3 + R4Dengan mensubstitusi persamaan-persamaan diatas diperoleh: I 1 R1 = I 4 R4 V V R1 = R4 R1 + R2 R3 + R4 R1 R4Atau = R1 + R2 R3 + R4 R1 (R3 + R4 ) = R4 (R1 + R2 ) R1 R3 + R1 R4 = R4 R1 + R4 R2 R1 R4 R1 R3 = R2 R4 atau = [9] R2 R3Persamaan diatas merupakan bentuk yang telah dikenal dalam kesetimbangan jembatanWheatstone(3).III. RANCANG BANGUN LOAD CELL KAPASITAS 100 kN
  5. 5. Optimasi bentuk dan dimensi load cell dilakukan dengan memperhatikan dimensi ruangyang tersedia serta gaya atau beban yang akan bekerja. Untuk keperluan analisis tegangandilakukan menggunakan simulasi metoda elemen hingga (finite element method). Bebanyang diberikan pada model adalah beban kerja tekan sesuai dengan peruntukannya,sehingga dapat diketahui daerah paling besar terjadi konsentrasi tegangan serta bebanmaksimum yang masih diijinkan Gambar 3 Analisa Tegangan Menggunakan FEMPenampang load cell untuk beban kerja tekan dihitung dengan persamaan: F σ= [10] A σ = εE [11]dimana: σ = Tegangan [N/mm2] ε = Regangan [microstrain] E = Modulus Elastisitas [N/mm2]Dari substitusi persamaan [10] dan [11] dapat dihitung luas penampang load cell ( A )sebagai berikut F F = εE A= [12] A εELoad cell untuk beban kerja tarik-tekan adalah seperti terlihat pada Gambar 3.
  6. 6. Gambar 4 Load Cell untuk Beban Tekan Penampang load cell dibuat berbentuk cincin dengan maksud selain untukmemperbesar permukaan load cell juga untuk memudahkan komponen lain terpasangdalam satu sumbu. Sedangkan lubang ulir M-8 digunakan untuk menghubungkan loadcell dengan choosen plate agar load cell lebih fleksibel dipasang pada peralatan uji. Material yang dipilih adalah ASSAB 760,(2) yang memiliki karakteristik mekanikmaterial sebagai berikut:Tensile Strength = 65–80 kg/mm2Yield Point = 35–45 kg/mm2Elasticity Modul = 210.103 N/mm2 Perhitungan penampang load cell untuk beban rencana 100 kN, dengan reganganyang diharapkan (ε) = 0,1 %, dilakukan dengan memasukan harga F, ε dan E padapersamaan [12]. F A= εE 100.000N = 210.10 N 3 .1000.10 −6 mm 2 = 476,190mm 2Diameter load cell dihitung dengan persamaan: π A= (D2 − d 2 ) [13] 4Jika diameter lobang load cell (d) diambil 28 mm, maka diameter load cell (D), dapatdiperoleh dengan memasukan harga A dan d kepersamaan: A D= + d2 [14] π 4Maka diperoleh diameter load cell (D) = 37,290 mm.
  7. 7. Dari persamaan [10], diperoleh harga tegangan yang bekerja pada bebanmaksimum: F F σ= = A π 4 (D 2 − d2) σ = 160,826 N / mm 2 .Sedang dari persamaan [11] diperoleh harga regangan: σ = εE σ ε = x106 μ = 765,838μ =. EDaerah elastis bahan umumnya terjadi pada tegangan yang menyebabkan regangan 0,2%atau 2000 µ(5)IV. PEMASANGAN STRAIN GAGEPada pembebanan murni seperti tekan, tarik, bending dan puntir dalam praktek jarangterjadi secara sendiri-sendiri, melainkan bekerja secara bersama-sama. Untuk kasuspembebanan kombinasi seperti ini diperlukan cara pemasangan strain gage danpemilihan konfigurasi jembatan yang tepat. Selain itu pengaruh temperatur disekelilingjuga harus diperhatikan. Perubahan temperatur akan menyebabkan load cell mengerutatau mengembang dan efeknya akan terlihat pada regangan yang terbaca pada alat ukur.Jika tidak dilakukan kompensasi regangan akibat perubahan temperatur, maka reganganakibat pembebanan tidak dapat dibedakan dari regangan akibat temperatur. Akibatnyahasil pengukuran tidak dapat dijamin keabsahannya. Untuk mengatasi hal tersebut padapenempelan strain gage ini dipakai konfigurasi jembatan penuh [3], yang dalam hal iniregangan akibat momen bending dan temperatur jika ada akan ikut terukur selainregangan akibat beban tekan ataupun tarik. Gambar 5 Penempelan Strain Gage & Konfigurasi Jembatan
  8. 8. Gambar 6 Penempelan Strain Gage pada Load CellV. SENSITIVITAS LOAD CELLSensitivitas load cell terhadap gaya yang bekerja dapat dihitung dengan cara sebagaiberikut:Jika beban F diberikan maka regangan normal atau regangan longitudinal yang terjadibesarnya adalah: F = εE A F εn = [15] AESedang regangan transversal atau regangan lateral besarnya adalah: εt μ=− εn ε t = − με n μF εt = − [16] AEPerubahan regangan yang terjadi ini sebanding dengan perubahan tahanan pada straingage, sehingga dapat diukur dengan jembatan wheatstone(4) seperti berikut ini:
  9. 9. Gambar 4 Load Cell & Tegangan Eksitasi Jika pada node 2 & 3 dihubungkan dengan tegangan eksitasi Vs, maka pada node 1& 4 akan timbul tegangan keluaran Vo. Perbandingan antara tegangan keluaran Vo dantegangan eksitasi Vs, disebut sensitivitas load cell. Sedangkan harga Vo tergantung padarasio R1 : R2 dan R3 : R4. Secara umum persamaannya adalah sebagai berikut: Vo R1 R4 = − Vi R1 + R2 R3 + R4 Vo R1 R3 − R2 R4 = [17] Vi (R1 + R2 )(R3 + R4 )Dalam keadaan setimbang: Vo =0 [18] ViKeadaan ini dicapai jika: R1 = R2 = R3 = R4Atau R1 : R2 = R3 : R4Jika R1 , R2 , R3 , R4 bervariasi maka: Vo 1 ⎡ ΔR1 ΔR2 ΔR3 ΔR4 ⎤ = − + − Vi 4 ⎢ R1 ⎣ R2 R3 R4 ⎥ ⎦Dengan mensubstitusikan harga ΔR = kε , sehingga diperoleh: R Vo 1 = [ε 1 − ε 2 +ε 3−ε 4 ].k Vi 4 FDimana ε1 = ε 3 = ε n εn = AE
  10. 10. ε2 = ε4 = εt μ.F εt = − A.EMaka: Vo 1 ⎡ kF μkF kF μkF ⎤ = + + + Vi 4 ⎢ AE AE AE AE ⎥ ⎣ ⎦ = 1 ⎡ kF μkF ⎤ 2 +2 4 ⎢ AE ⎣ AE ⎥⎦ = 1 .2 kF (1 + μ ) 4 AE 1 kF = (1 + μ ) 2 AE k = εn(1 + μ ) 2 k = (1 + μ ).ε n 2Harga poison rasio (μ ) untuk baja adalah 0,30. Harga faktor gage (k ) untuk strain gagetipe FLA-6-11adalah 2,11.Dengan demikian sensitivitas load cell adalah: Vo k = (1 + μ )ε n Vs 2 = 2,11 (1 + 0,30 ).765 ,809 μs 2 = 1,050 mV VArtinya: Jika load cell diberi tegangan eksitasi (Vs) sebesar 1 Volt pada bebanmaksimum (10 ton), load cell akan mengeluarkan out put (Vo) sebesar 1,050 mV. Jikategangan eksitasi (Vs) sebesar 5 Volt, maka out putnya sebesar 5,25 mV.VI. VERIFIKASIVerifikasi dilakukan dengan cara mengukur besarnya regangan yang terjadi pada loadcell ketika dibebani secara aktual, agar diketahui kesesuaian antara hasil perhitungandalam perencanaan dengan hasil fabrikasi. Pengambilan material yang tidak sesuaidengan spesifikasinya atau kegagalan dalam fabrikasi yang tidak saja disebabkan olehfaktor manusia (human error) akan tetapi lebih disebabkan oleh ketidak presisianperalatan maupun peralatan ukur yang digunakan dalam fabrikasi adalah menjadipenyebab utama ketidak sesuaian antara hasil perhitungan dalam perencanaan denganhasil aktual dilapangan.
  11. 11. Metoda yang dilakukan untuk pengukuran regangan pada load cell adalah sebagaiberikut:a. Load Cell hasil fabrikasi diletakan pada mesin tekan 980 kN, Tipe KP 100, Merk Bley Geratebau Eschwege. Gambar 8 Verifikasi Load Cell Hasil Fabrikasib. Hubungkan pengkondisi sinyal dengan kalibrator menggunakan kabel load cell. Gambar 9 Hubungan Pengkondisi Sinyal & Kalibratorc. Sesuaikan penunjukan jumlah chanel, satuan beban dan regangan, tipe jembatan, k factor strain gage dll pada pengkondisi sinyal.d. Posisikan switch selector kalibrator pada 1 mv/v dan posisi 100 %. Penunjukan harga pada pengkondisi sinyal harus sesuai dengan harga regangan yang terjadi dengan system konfigurasi yang digunakan load cell yaitu: 1 4 Vo ε = εn = . . 2(1 + μ ) k Vs VoJika = 1mV / V atau ⎛ 1 ⎞, ⎜ ⎟ maka Vs ⎝ 1000 ⎠ 1 4 1 1 4 1 2 ε = εn = = . . = .10 −6 = 769 μ . 2(1 + 0,3) 2 1000 2,6 2 1000 2600Jika penunjukan tidak sesuai, maka program coefisient factor pada data pengkondisisinyal harus diubah.e. Setelah prosedur 2 s/d 4 seslesai, selanjutnya kabel yang terhubung ke kalibrator dilepas dan dihubungkan ke load cell hasil fabrikasi.
  12. 12. Gambar 10 Hubungan Pengkondisi Sinyal & Load Cell Fabrikasif. Nol kan posisi pengkondisi sinyal untuk mendapatkan harga nol dari load cell, dan pengukuran regangan siap dilaksanakan.g. Berikan 3 (tiga) seri pembebanan tekan secara bertahap sedangka tiap seri pembebanan terdiri dari 10 kN s/d 100 kN.h. Untuk setiap tahap pembebanan hasilnya di catat sesuai dengan yang ditunjukan pengkondisi sinyal. Hasil pengukuran ditunjukan pada Tabel 1. Tabel 1 Hasil Pengukuran Regangan Beban Regangan (μ) ( kN ) I II III 10 70 69 70 20 137 137 137 30 204 204 204 40 270 270 270 50 336 337 337 60 403 403 403 70 469 469 469 80 535 536 536 90 602 602 602 100 669 668 669 Nilai regangan pada Tabel 1, adalah merupakan nilai yang sudah tidak lagiterpengaruh oleh adanya panas temperature kamar dan panjangnya kabel antara load celldan peralatan pengkondisi sinyal, sehingga tidak perlu lagi dikoreksi perbedaan sistemkepekaan strain gage (gage factor) dan sistem alat, (device factor), oleh sebab koreksikedua sistem tadi sudah dimasukan pada saat memprogram pengkondisi sinyal. Dari datahasil pengukuran regangan, untuk beban maksimum 100 kN adalah 669 μ. Sedangkandari hasil perhitungan untuk beban 100 kN besarnya regangan adalah 765,838 μ. Disiniterdapat selisih regangan sebesar 96,838 μ atau sekitar 12,64 %. Dari data hasil pengukuran untuk beban 100 kN tegangan yang terjadi pada loadcell adalah: σ = Eε , σ = 210.103 N 669.10−6 mm2 = 140,49 N mm 2
  13. 13. Sedangkan dalam perhitungan desain tegangan yang terjadi adalah sebesar 160,82N/mm . Disini ada selisih tegangan sebesar 20,33 N/mm2. Dengan demikian dari hasil 2verifikasi didapat adanya ketidaksesuaian antara perhitungan desain dengan pengukuranbeban aktual dilapangan. Kemungkinan penyebabnya adalah:• Proses pembubutan dilakukan hanya dengan menggunakan mesin bubut konvensional.• Penempelan strain gage dilakukan hanya dengan menggunakan kekuatan penekanan ibu jari.VII. KALIBRASIUntuk dapat diaplikasikan sebagai sensor pada sistem uji, sensor hasil fabrikasi harusdikalibrasi menggunakan peralatan kalibrasi yang tertelusur (traceable) ke standarnasional maupun internasional. Gambar 11 Kalibrasi Load CellLangkah-langkah kalibrasi:a. Buat rangkaian sistem kalibrasi sedemikian rupa sehingga keseluruhan gaya aksial dapat diterima secara merata, seperti ditunjukan pada gambar berikut ini. Gambar 11 Rangkaian Sistem Kalibrasib. Hidupkan tegangan listrik ±10 menit hingga penunjukan pengkondisi sinyal stabil.c. Kalibrasi load cell standar dengan menggunakan kalibrator dengan susunan seperti ditunjukan pada gambar berikut ini.
  14. 14. Gambar 12 Rangkaian Kalibrasi Load Cell Standar Menggunakan Kalibrator Oleh karena sensitivitas load cell standar 100 kN = 1,474 mv/v, Maka, Jika loadcell diberi sinyal kalibrasi 1 mv/v, pengkondisi.sinyal harus menunjukan. 1 × 100kN = 67,84 1,474Jika tidak, putar gain sampai pengkondisi sinyal menunjukan 67.84. Nolkan kalibrator,pengkondisi sinyal harus nol, jika tidak nolkan dan ulangi lagi hingga didapat harga yangdiinginkan.d. Hubungkan kabel pengkondisi sinyal ke load cell standar serta pengkondisi sinyal ke load cell hasil fabrikasi, seperti ditunjukan pada gambar berikut, kemudian keduanya di nolkan. (zero setting). Gambar 13 Rangkaian Kalibrasi Load Cell Fabrikasie. Lakukan pembebanan ±50% dari beba maksimal (50 kN). Penunjukan pada pengkondisi sinyal hasil fabrikasi harus 50,00 kN. Jika tidak putar gain sampai didapat harga 50,00 kN.f. Nolkan beban sampai load cell standar menunjukan harga 0,00 pada pengkondisi sinyalnya. Saat beban nol, load cell hasil fabrikasi harus nol. JIka tidak, nolkan dan ulangi tahap pembebanan 50 % hingga didapat harga yang diinginkan.g. Lakukan pemanasan 3 (tiga) kali dengan cara membebani load cell sampai kapasitas maksimumnya, sambil mengamati penunjukan load cell pada pengkondisi sinyal. Jika menyimpang ulangi poin 5 (lima).
  15. 15. h. Lakukan pembebanan tahap demi tahap sebanyak tiga seri pembebanan, dengan tiap seri terdiri dari 10 taha pembebanan.i. Catat data hasil kalibrasi. Tabel 2 Data Kalibrasi Load Cell Penunjukan Standar Penunjukan Alat ( kN ) I II III 0 0,00 0,00 0,00 10 10,20 10,19 10,19 20 20,24 20,21 20,21 30 30,15 30,10 30,12 40 39,94 39,92 39,94 50 49,66 49,67 49,70 60 59,37 59,37 59,37 70 69,05 69,02 69,02 80 78,70 78,69 78,71 90 88,34 88,35 88,37 100 98,00 98,01 98,01 0 0,03 0,02 0,02VIII. ANALISA HASIL KALIBRASIDari data kalibrasi dapat dihitung antara lain:a. Rata-rata penunjukan alat. Χ1 + Χ 2 + Χ 3 Χ = 3b. Kesalahan relative. Χ1 − Χ Fc = × 100% Χc. Mampu ulang relative. Χ maks − Χ min b= × 100% Χ Tabel 3 Analisa Hasil Kalibrasi (Χ) ( Fc ) (b ) % 0 0,00 0,00 10,19 -1,93 0,10 20,22 -0,10 0,15 30,12 -0,41 0,17 39,93 0,17 0.05 49,68 0,65 0,08 59,37 1,05 0,00 69,03 1,39 0,04
  16. 16. 78,70 1,63 0,03 88,35 1,83 0,03 98,01 1,99 0,01 0,05 0,05 0,00 Tabel 4 Klasifikasi Alat Menurut B S 1610 Part 1; Tahun 1992(5) Nilai maksimum yang diijinkan terhadap alat Kelas Mampu ulang Kesalahan relative Kesalahan titik Relative (%) (%) nol Relative (%) 0,5 0,5 ± 0,5 ± 0,1 1 1,0 ± 1,0 ± 0,2 2 2,0 ± 2,0 ± 0,4Dari Tabel diatas dapat diketahui bahwa load cell hasil masuk kelas 2 untuk beban 10 kNhingga 100 kN sesuai dengan klasifikasi alat menurut B S 1610 part 1; tahun 1992.d. Nilai gaya sebenarnya dapat diperoleh dengan memasukan nilai X (nilai standar) ke persamaan regresi derajat 3. Y = 3E - 0,6X3 - 0,0008X2 +1,023X + 0,0281e. Sedang residual (r), diperoleh dengan mengurangi setiap hasil penunjukan load cell dengan nilai Y, seperti terlihat pada Tabel 5, dibawah ini. Tabel 5 Analisa Polinom Derajat 3 Y = 3E – 0,6X3 – 0,0008X2 + 1,023X + 0,0281 Nilai regresi Nilai regresi Residual ^2 standar Alat I II III 0,00 0,03 0,001 0,001 0,001 10,00 10,18 0,000 0,000 0,000 20,00 20,19 0,002 0,000 0,000 30,00 30,08 0,005 0,000 0,002 40,00 39,86 0,006 0,004 0,006 50,00 49,55 0,011 0,014 0,022 60,00 59,18 0,038 0,038 0,038 70,00 68,75 0,092 0,074 0,074 80,00 78,28 0,173 0,165 0,181 90,00 87,81 0,286 0,297 0,319 100,00 97,33 0,451 0,465 0,465f. Standar deviasi (σ), diperoleh dengan menggunakan rumus: σ (x ) = {Σr (x1 ) / V A }
  17. 17. σ (x ) = {(Χ 1 2 2 2 ) } + Χ 2 + ....... + Χ n / V A σ (x ) = 0,34586415. dimana: V A = n – 3 n = jumlah data. 3 = koefisien regresi.g. Ketidakpastian Tipe A ( U A ), yakni sama dengan standar deviasi. U A = 0,34586415.h. Ketidakpastian Tipe B ( U B ), diperoleh dari harga load cell standard dibagi kc (faktor cakupan) yang dicari dalam selebaran –T student. U B = 0,109005i. Ketidakpastian Tipe C, dihitung menggunakan rumus: Uc = {(U A )2 + (U resolusi )2 + (U B )2 } Uc = 0,362635 dimana: U resolusi = Resolusi /2 / V3.j. Ketidakpastian dengan tingkat kepercayaan (confidence level) 95%, (U95), dicari menggunakan rumus: U 95 = kc .Uc U 95 = 0,73978k. Derajat kebebasan efektif (Vef) dengan tingkat keandalan 20 % adalah Veff = (Uc )4 (U A )4 + (U B )4 + ..... (U N )4 VA VB VN Veff = 31,9493IX. KESIMPULANDari hasil rancang bangun diatas dapat disimpulkan bahwa :1. Teknologi rancang bangun load cell sudah harus dikembangkan pada sektor industri dalam negeri.2. Untuk mengeleminir ketidaksesuaian antara perhitungan perencanaan dan aplikasi dilapangan pembuatan load cell harus dilakukan menggunakan mesin atau peralatan presisi tinggi (Computer Numerical Control).
  18. 18. 3. Hasil rancang bangun load cell dengan kapasitas 100 kN untuk beban kerja tarik- tekan masuk kedalam kelas 2, sesuai dengan B S 1610 part 1; tahun 1992 dengan Nilai ketidakpastian pengukuran Uc = 0.362635 kN.4. Untuk dapat diaplikasikan di industri kalibrasi terhadap load cell harus dilakukan di Laboratorium Kalibrasi yang sudah terakreditasi, sehingga mendapatkan sertifikat kalibrasi sebagai legal formal terhadap penggunaan load cell tersebut. DAFTAR PUSTAKA1. Sutanto, " Teknik Instrumentasi", Dosen Fakultas Teknik Universitas Indonesia, UI PRESS 1999.2. "Assab Machinery Steel" PT.TIRA AUSTENITE INDUSTRIAL ESTATE PULOGADUNG, 2000.3. Weni Wijatmoko Harjoprayitno, Dr., “Analisa Tegangan Eksperimental Dengan MeToda Strain Gage”. Laboratoria Uji Konstruksi, 2002.4. Mardianto, Dr., "Mata Kuliah Instrumentasi Electric", Sekolah Tinggi Teknologi Mutu Muhammadiyah, 2004.5. British Standard, “Material Testing Machines and Force Verification Equipment”, BS 1610: Part 1; 1992.

×