Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Jenis Strain Gauge (Pengukur regangan): Karakteristik dan Aplikasinya

Pengukur regangan atau Strain gauge adalah transduser pasif yang mengubah perpanjangan mekanis dan kompresi menjadi regangan resistansi. Ini ditemukan pada tahun 1938 oleh Arthur Claude Ruge dan Edward E. Simmons.

Ada berbagai jenis pengukur regangan dan digunakan untuk mencari getaran, digunakan untuk kalkulasi regangan, dan tegangan yang terkait dan terkadang juga digunakan untuk mencari gaya dan tekanan yang diterapkan.

Di bidang geoteknik, alat strain gauge merupakan sensor penting. Arah, resolusi, dan jenis regangan adalah faktor penting yang harus dipertimbangkan sebelum memilih jenis pengukur regangan atau pengukur tekanan. Berbagai jenis strain gauge  & aplikasinya dijelaskan di bawah ini. 

Apa itu Strain Gauge? 

Strain gauge adalah transduser pasif yang digunakan untuk mengukur regangan dan tegangan, berat, gaya, dan tekanan. Ini beroperasi berdasarkan prinsip "Efek Piezoresistif" . Pengukur dipasang ke suatu objek dengan menggunakan perekat di bawah tekanan.  

Dasar-dasar Strain Gauge

Rekayasa sehari-hari membangun struktur yang lebih ringan dan lebih efisien yang masih mempertahankan standar keamanan dan daya tahan yang ketat. Untuk mencapai keseimbangan keamanan, daya tahan, dan efisiensi ini, para insinyur menggunakan Strain gauge untuk mengukur batas tegangan bahan mentah mereka.

Pengukur memantau jumlah tegangan permukaan yang dapat ditangani suatu material. Strain gauge tipikal terdiri dari tiga lapisan yaitu lapisan atas Laminasi, elemen penginderaan, dan lapisan dasar film plastik. 

Ketika Strain gauge diikat ke permukaan di bawah tekanan, itu akan mendistorsi atau melenturkan serempak dengan permukaan itu menyebabkan pergeseran resistansi listrik sebanding dengan regangan yang diterapkan ke permukaan. Rumus kemudian dapat digunakan untuk mengubah fluktuasi resistansi menjadi pembacaan regangan yang akurat.

Pengukur datang dalam konfigurasi yang berbeda, memilih pengukur regangan yang tepat untuk aplikasi Anda tergantung pada arah mana regangan utama berjalan, jenis regangan yang Anda ukur, dan area pengukuran target. Ini adalah dasar-dasar pengukur regangan atau strain gauge. 

Regangan (Strain)

Mari kita ambil satu benda dengan panjang 'L0', berikan gaya 'F' pada kedua sisi sebuah benda. Jika kita menerapkan gaya yang sama pada benda, panjang benda akan berubah. 

Regangan

Sebelumnya panjang benda tersebut adalah L0, setelah kekuatan diterapkan untuk benda panjang adalah L. Perubahan panjangnya diambil sebagai dL, di mana dL=L-L0. Regangan didefinisikan sebagai rasio perubahan panjang dan panjang aslinya. 

Strain = Perubahan Panjang/Panjang Asli = dL/L0 

Ini adalah rumus untuk mengukur regangan. Ada dua jenis regangan yaitu regangan positif dan regangan negatif. Misalkan kita menggunakan salah satu konduktor listrik atau kabel listrik dalam pengukur regangan yang dapat mengalirkan listrik melaluinya.

Apapun gaya, getaran, dan tekanan yang diterapkan pada alat pengukur ada pada kawat, karena getaran, dan gaya yang diterapkan, dimensi konduktor juga berubah.

Perubahan dimensi juga akan mengubah resistansi, bahwa perubahan resistansi akan menemukan gaya atau getaran atau tekanan yang diterapkan. Di sini perubahan dalam dimensi adalah regangan. Ini adalah prinsip dasar utama dari pengukur regangan (strain gauge). 

Jenis Strain Strain Gauge

Ada berbagai jenis pengukur regangan atau strain gauge yang meliputi yang berikut ini.

LY Linear Strain Gauge

Pengukur regangan linier LY mengukur regangan hanya dalam satu arah. LY1-LY9 adalah jenis pengukur regangan linier LY dengan ukuran dan geometrik berbeda. DY11, DY13, DY1x, DY41, DY43, DY4x, adalah pengukur regangan linier ganda. 

Strain Gauge Rosettes

Berbagai jenis strain gauge rosettes adalah membran roset, tee rosette, rectangular rosette, dan delta rosette.  

Membran Rosette Strain Gauge 

Starain Gauge membran rosette digunakan untuk mengukur perpindahan, kecepatan, tekanan, dan gaya, serta untuk mengukur regangan elastis dari bahan dan struktur yang dikembangkan di bawah beban dinamis dan statis. Pengukur regangan ini digunakan dalam pembuatan gerbong kereta api, teknik mesin, pesawat terbang, dan produksi rudal, dan industri lainnya. 

Tee Rosette Strain Gauge (0-900)

Roset Tee adalah pengukur regangan roset dua elemen. Dalam Tee rosette, kedua kisi tersebut saling tegak lurus.  

Rectangular Rosette (0- 450-900)

Ia juga dikenal sebagai pengukur regangan rosette persegi panjang tiga elemen yang terdiri dari tiga kisi. Grid kedua dan ketiga dipindahkan secara sudut masing-masing sebesar 450  dan 900.

Delta Rosette

Roset delta juga dikenal sebagai pengukur regangan roset delta tiga elemen, grid kedua dan ketiga berjarak 600 dan 1200  dari grid pertama.  

Tee rosette, rectangular rosette, dan delta rosette strain gauge ditunjukkan di bawah ini. 

Tee Rosette, Rectangular Rosette, dan Delta Rosette

Strain Gauges tipe Quarter Bridge, Half Bridge, dan Full-Bridge 

Pengukur regangan tipe seperempat, setengah, dan jembatan penuh dibahas di bawah ini.

Strain Gauge Tipe Quarter Bridge

Jembatan kuartal tipe I dan jembatan kuartal tipe II memberikan informasi tentang konfigurasi pengukur regangan jembatan kuartal.  

Quarter Bridge Tipe I

Jembatan seperempat tipe I mengukur regangan lentur atau regangan aksial. Regangan lentur juga dikenal sebagai regangan momen. Regangan lentur didefinisikan sebagai rasio tegangan lentur dan modulus elastisitas. Pengukur regangan yang digunakan pada konfigurasi regangan momen dapat digunakan untuk menentukan beban vertikal.

Regangan aksial didefinisikan sebagai rasio tegangan aksial dan modulus young's, untuk menentukan beban aksial pengukur regangan digunakan pada regangan aksial.

Pada Quarter bridge tipe-I, elemen pengukur regangan tunggal dipasang ke arah regangan lentur atau regangan aksial.

Dimana R1 dan R2 (resistor penyelesaian setengah jembatan); R3 adalah resistor penyelesaian seperempat jembatan dan R4 juga merupakan elemen pengukur regangan aktif yang mengukur regangan tarik.

Regangan aksial tipe I dan tipe II quarter bridge, regangan lentur, dan diagram rangkaian ditunjukkan di bawah ini. 

Strain Gauge Quater Bridge Type I dan Type II

Quarter Bridge Tipe II

Jembatan seperempat tipe II juga mengukur regangan lentur atau regangan aksial. Dimana R 1  dan R 2  (resistor penyelesaian setengah jembatan); R 3  (elemen penginderaan suhu jembatan seperempat) dan R 4  (elemen pengukur regangan aktif yang mengukur regangan tarik).  

Strain Gauge Tipe Half-Bridge

Setengah jembatan tipe I dan setengah jembatan tipe II memberikan informasi tentang konfigurasi pengukur regangan setengah jembatan. 

Half-bridge Tipe I

Ini mengukur regangan lentur atau aksial. Dalam tipe IR1 dan R2 (resistor penyelesaian setengah jembatan); R3 (mengukur kompresi dari efek Poisson); dan R4 (mengukur regangan tarik). 

Half-Bridge Tipe II

Ini tidak mengukur regangan aksial hanya mengukur regangan lentur. Dalam tipe II R 1 dan R 2 (resistor penyelesaian setengah jembatan); R3 (mengukur regangan tekan); dan R3 (mengukur regangan tarik).     

Regangan aksial setengah jembatan tipe I dan tipe II, regangan lentur, dan diagram rangkaian ditunjukkan di bawah ini

Strain Gauge half-bridge Tipe I dan Tipe II

Strain Gauge Tipe Full-Bridge

Jembatan penuh tipe I, tipe II, dan tipe III memberikan informasi tentang konfigurasi pengukur regangan jembatan penuh. 

Full-Bridge Tipe I dan Tipe II

Tipe I dan tipe II hanya mengukur regangan tekuk. Dalam tipe I R1 dan R3 (elemen pengukur regangan aktif mengukur regangan tekan); R2 dan R4 (elemen pengukur regangan aktif mengukur regangan tarik).

Dalam tipe II R 1 (elemen pengukur regangan aktif mengukur efek Poisson tekan); R2 (elemen pengukur regangan aktif mengukur efek Poisson tarik); R3 (elemen pengukur regangan aktif mengukur regangan tekan); dan R4 (elemen pengukur regangan aktif mengukur regangan tarik); 

Strain Gauge Full-Bridge Tipe I dan Tipe II

Full-Bridge Tipe III

Jembatan penuh tipe III menolak regangan lentur yang hanya mengukur regangan aksial. Dimana R1 dan R3 (elemen pengukur regangan aktif mengukur efek Poisson tekan); R2 dan R4 (elemen pengukur regangan aktif mengukur regangan tarik).

Total elemen pengukur regangan aktif dalam tipe III ada empat, di mana dua elemen pengukur regangan aktif dipasang dalam arah regangan aksial (satu dipasang di atas dan yang lainnya dipasang di bawah) dan dua elemen lainnya bertindak sebagai pengukur Poisson.

Diagram Rangkaian Full-Bridge Tipe III Strain Aksial dan Strain Bending

Karakteristik 

Karakteristik alat pengukur regangan atau strain gauge adalah 

  • Sangat presisi
  • Untuk komunikasi jarak jauh, mereka ideal
  • Mereka membutuhkan perawatan yang mudah
  • Mereka memiliki umur operasi yang panjang
  • Untuk pemasangan jangka panjang, pengukur regangan cocok 

Aplikasi 

Penggunaan strain gauge atau pengukur regangan adalah 

  • Dirgantara
  • Jembatan kabel
  • Pemantauan rel
  • Torsi dan manajemen daya pada peralatan berputar
  • Tegangan sisa
  • Pengukuran getaran dan torsi
  • Pengukuran lentur dan defleksi
  • Pengukuran tegangan, regangan, dan kompresi 

Kelebihan

Keuntungan dari pengukur regangan atau strain gauge adalah 

  • Murah
  • Terjangkau
  • Tepat 

Pertanyaan

1). Berapa kisaran panjang pengukur? 

Kisaran panjang pengukur adalah dari 3 hingga 6 mm untuk aplikasi umum. 

2). Apa pertimbangan pemilihan strain gauge? 

Pertimbangan pemilihan strain gauge adalah panjang dan lebar pengukur, konfigurasi tab solder, ketersediaan, bahan pembawa, jumlah pengukur, dan susunan pengukur dalam pola pengukur. 

3). Berapa kisaran resistansi strain gauge? 

Kisaran resistansi strain gauge adalah dari 30 hingga 3k ohm. 

4). Apa modulus young’s itu? 

Modulus young's didefinisikan sebagai rasio tegangan tarik dan regangan ekstensional. 

5). Apa jenis regangannya? 

Regangan aksial, regangan lentur, regangan torsi, regangan geser, dan regangan tekan adalah lima jenis regangan. 

Dalam artikel ini jenis strain gauge & aplikasinya, keuntungan pengukur regangan, beberapa produk pengukur regangan dengan rentang dan model pengukuran, karakteristik, dasar pengukur regangan, dan berbagai jenis pengukur regangan dengan diagram dibahas.