METODE ELIMINASI SINYAL GETARAN BEBAS PADA PENGUKURAN GAYA TUMBUKAN DENGAN TRANSDUCER GAYA STRAIN GAUGE*)

METODE ELIMINASI SINYAL GETARAN BEBAS PADA PENGUKURAN GAYA
TUMBUKAN DENGAN TRANSDUCER GAYA STRAIN GAUGE*)

Bambang Purwantana1)


ABSTRAK
Transducer gaya dengan sensitivitas dan keakuratan yang tinggi sangat diperlukan khususnya dalam pengukuran gaya-gaya mikro. Strain-gauge yang bekerja berdasarkan prinsip tegangan-regangan sangat umum digunakan sebagai transducer gaya. Pada pengukuran gaya-gaya dinamis, seperti pada pengukuran gaya tumbukan, pengaruh sifat mekanis bahan transducer sering menghasilkan efek seperti terjadinya sinyal getaran bebas atau sinyal semu yang mengganggu keakuratan dan ketelitian pengukuran.
Suatu metode eliminasi sinyal getaran bebas telah dikembangkan dengan cara memperhitungkan faktor pegas, kelembaman dan inersia bahan transducer. Sinyal getaran bebas dieliminasi berdasarkan perilaku periodik frekuensi dan amplitudo sinyal getaran. Hasil verifikasi melalui beberapa percobaan menunjukkan bahwa metode yang dikembangkan dapat secara baik mengeliminasi sinyal-sinyal getaran bebas yang muncul dalam pengukuran gaya tumbukan.


PENDAHULUAN
Pengukuran gaya dengan transducer yang menggunakan sensor berbasis tegangan-regangan, strain gauge, banyak dilakukan khususnya pada konstruksi mesin maupun konstruksi sipil. Pada proses pembebanan statis, pengukuran dengan sensor ini memberikan hasil yang memuaskan yaitu cukup teliti dan relatif sederhana dalam pengerjaan. Namun demikian untuk proses pembebanan dinamis, terutama pada pengukuran gaya tumbukan, penggunaan sensor gaya ini masih mengalami beberapa kendala dimana faktor pegas dari transducer sering menghasilkan sinyal ikutan atau getaran bebas yang mengganggu sinyal utamanya. Untuk memperoleh ketepatan pengukuran maka sinyal-sinyal ikutan ini harus dihilangkan.
Konsole atau batang gantung sederhana (simple cantilever) merupakan bentuk transducer yang banyak digunakan karena kesederhanaannya. Namun demikian transducer jenis ini sangat peka terhadap timbulnya “getaran bebas” khususnya apabila digunakan dalam pengukuran gaya-gaya tumbukan. Mashithoh dan Purwantana (2000) misalnya, melakukan pengukuran volume droplet sprayer dengan metode tumbukan

METODE PENELITIAN

Bahan dan alat
Bahan-bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini antara lain adalah transducer dari pipa dari baja poros S45C, strain gage Kyowa KFG2-120-CL, semen strain gage Kyowa CC33A, IC, kapasitor, resistor, terminal dan bola besi.
Alat-alat utama yang digunakan adalah peralatan perbengkelan, bridge box, kabel transmisi data, osciloscop, multimeter, strain amplifier Kyowa DPM6H, Analog-Digital Converter Ratoc REX5054U/B, data recorder REX5054 dan komputer.


Prosedur pelaksanaan
Kaliberasi transducer
Untuk keperluan pengujian, dibuat dua buah transducer gaya yaitu transducer gaya tipe pipa konsole (simple cantilever transducer) dan transducer gaya tipe oktagonal (octagonal ring transducer). Rangkaian sensor beserta instrumen pengukur ditunjukkan pada Gambar 1 Kaliberasi dilakukan untuk menentukan nilai konstanta pegas transducer. Kaliberasi dilakukan secara statis dengan memberikan variasi beban pada ujung transducer. Transducer diberi beban (F) secara bertahap dari 0 N sampai 200 N dan sebaliknya dari 200 N sampai 0 N. Sinyal yang terjadi akibat pembebanan, yang menyebabkan perubahan regangan strain gauge yang ditempelkan pada transducer, diperkuat dengan strain amplifier, dan kemudian dikonversi kedalam bentuk digital dengan AD konverter. Sinyal yang telah dikonversi ini kemudian diumpankan ke data recorder dan selanjutnya disimpan ke dalam komputer.

KESIMPULAN
Suatu metode eliminasi sinyal getaran bebas pada pengukuran gaya tumbukan telah dilakukan dengan cara mengkompensasikan sifat mekanis bahan transducer. Dari hasil penelitian ini dapat dirangkum dua kesimpulan utama sebagai berikut:
1. Eliminasi sinyal semu atau getaran bebas pada sistem transducer atau sensor yang dikenai gaya tumbukan dapat dilakukan dengan cara memperhitungkan faktor inersia dan kelembaman sensor disamping konstanta pegasnya.
2. Sifat kelembaman transducer mempunyai peran yang besar terhadap terjadinya getaran bebas sistem.


DAFTAR PUSTAKA
Masithoh, R.E., Purwantana, B. 2000. Studi Metode deteksi Volume Droplet Sprayer. Laporan Penelitian, Lembaga Penelitian Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
Purwantana, B., Horio, H., Kawamura, T., Shoji, K. 2002. A Flail-Type Rotary Cultivator for Introducing Swampland in Indonesia; Cutting Characteristics of Grass, Root-Mat and Topsoil. Proceeding of the International Agricultural Engineering Conference, Wuxi, China, November 28-30, 2002: 430-436.
Purwantana, B., Horio, H., Kawamura, T., Shoji, K. 2003. Basic Studies on Flail-type Rotary Cultivator for Swampy Land Preparation: Grass Cutting Characteristics and Energy Requirement. Journal of the Japanese Society of Agricultural Machinery, 65(5):76-83.
Shoji, K. 2003. Development of drift sensor for detecting grain yield on rice combine harvester. Journal of the Japanese Society of Agricultural Machinery, 65(4):117-123.
Sitkei, G. 1986. Mechanics of Agricultural Materials. Developments in Agricultural Engineering; 8. Elsevier, New York, USA