Bahan ajar Strain Gauge

Strain Gage adalah komponen elektronika yang dipakai untuk mengukur tekanan (deformasi atau strain). Sensor strain gauge berbentuk foil logam atau kawat logam yang bersifat insulatif (isolasi) yang ditempel pada benda yang akan diukur tekanannya, dan tekanan berasal dari pembebanan. Prinsip kerda dari sensor strain gauge adalah jika tekanan pada suatu benda berubah, maka foil atau kawat akan terdeformasi, dan tahanan listrik alat ini juga akan berubah. Perubahan tahanan listrik ini akan dimasukkan kedalam rangkaian jembatan Wheatstone yang kemudian akan diketahui berapa besar tahanan pada sensor Strain Gauge. Tegangan keluaran dari jembatan Wheatstone merupakan sebuah ukuran regangan yang terjadi akibat tekanan dari setiap elemen pengindera dari sensor Strain Gauge. Maka, tekanan tersebut kemudian dihubungkan dengan regangan sesuai dengan hukum Hook yang berbunyi : “Modulus elastis adalah rasio tekanan dan regangan. Dengan demikian jika modulus elastis adalah sebuah permukaan benda dan regangan telah diketahui, maka tekanan bisa ditentukan”. Hukum Hook dituliskan sebagai :
dimana :

σ = regangan, Δl/l (tanpa satuan),

s = tegangan geser (kg/cm²), dan

E = modulus Young , kg/cm².

Bila dua sensor strain gauge atau lebih digunakan, maka tekanan pada pelacakan arah setiap sensor strain gauge bisa ditentukan dengan menggunakan perhitungan. Namun demikian persamaannya memiliki tingkat kompleksitas yang berbeda tergantung pada kombinasi dan orientasi gage tersebut. Kepekaan sebuah sensor Strain Gauge disebut dengan faktor gauge dan perbandingan antara unit resistansi dengan perubahan unit panjang diperoleh persamaan sebagai berikut :

Faktor Gauge
dimana :

K = Faktor gauge

ΔR = Perubahan tahanan gauge

Δl = Perubahan panjang bahan

R = Tahanan gage nominal, dan

l = Panjang normal bahan.

Jadi regangan diartikan sebagai perbandingan tanpa dimensi, perkalian unit yang sama, misalnya mikroinci / inci atau secara umum dalam persen (untuk deformasi yang besar) atau yang paling umum lagi dalam mikrostrain.

Perubahan tahanan ΔR pada sebuah konduktor yang panjangnya l dapat dihitung dengan menggunakan persamaan bagi tahanan dari sebuah konduktor yang penampangnya serba sama, yaitu :

dimana :          

 ρ = tahanan spesifik dari bahan konduktor

 l = panjang konduktor, dan

d = diameter konduktor

Karakteristik dari filamen adalah sebagai berikut :

1)                  Faktor Gage tertinggi.

2)                  Koefisien suhu resistansi rendah.

3)                  Resitivitas tinggi

4)                  Kekuatan mekanis tinggi, dan

5)                  Potensial termo listrik minimum disekitar lead.

Prinsip Kerja Strain Gauge

Ketika terjadi regangan pada suatu benda uji (specimen) yang telah di pasangi strain gauge, maka regangan itu terhantarkan melalui alas gauge (isolatif) pada foil atau penghantar resistif di dalam gauge tersebut. Hasilnya adalah foil atau penghantar halus tadi akan mengalami perubahan nilai resistansinya. Perubahan resistansi ini berbanding lurus terhadap besarnya regangan.