Time of Piezoresistif

Prinsip Kerja dan Karakteristik Piezoresistif
Sensor tekanan telah dikembangkan menggunakan efek piezoresistif pada beberapa material, meliputi silikon dan polisilikon. Efek piezoresistif didefinisikan sebagai perubahan daya hambat material ρ dengan tegangan mekanik yang diterapkan e, dan ditampilkan dengan (1/e)(∆ρ/ρ) di dalam persamaan untuk faktor gauge dari sebuah strain gauge.
Piezoresistif merupakan sensor tekanan yang terdiri dari diafragma silikon monokristal dengan empat strain-gauge piezoresistif yang dibentuk secara penggabungan dengan konfigurasi jembatan Wheatstone. Piezoresistif adalah sensor pembangkitan ggl bahan kristal piezo akibat gaya luar. Dimana alat ini dapat menghasilkan :
Suara
Getaran
Percepatan
Tekanan

(a)

(b)

Gambar Sensor tekanan jenis diafragma silicon: (a) diafragma datar, (b) diafragma melingkar lebih sensitif

Pada sensor tekanan piezoresistif elemen elastisnya adalah diafragma silikon datar. Diafragma merupakan bidang plat lingkaran tipis. Diafragma secara luas dipergunakan sebagai elemen sensing karena akurasi tinggi dan respon dinamik yang baik.
Penyimpangan difragma dirasakan oleh empat elemen tegangan piezoresistif yang dibuat melibatkan bahan doping ke dalam area silikon, dimana terdapat tegangan terbesar. Metode pelibatan bahan doping tersebut adalah dengan difusi pada temperatur tinggi, yang merupakan hasil dari empat strain-gauge yang dihubungkan ke dalam rangkain jembatan defleksi secara normal.

Gambar Rangkaian uji sensor tekanan strain gauge: (a) rangkaian jembatan tanpa kompensator, (b) rangkaian jembatan dengan kompensator

Gambar Jembatan Wheatstone dengan dua piezoresistif elemen

Gambar Tegangan jembatan dalam fungsi: (a) Tekanan (b) Temperatur

Untuk menentukan harga resistor dari piezoresistor harus melibatkan kesepakatan antara beberapa persyaratan yang berbeda. Sensitivitas tekanan dari rangkaian jembatan yang terdiri atas empat piezoresistor aktif adalah sebanding dengan resistivitas sheet dan voltage yang diberikan. Dalam hal stabilitas temperatur adaIah berbanding terbalik dengan resistivitas sheet dan voltage yang diberikan agar supaya persyaratan untuk stabilitas temperatur baik, berbeda dengan persyaratan untuk sensitivitas tekanan besar.
Untuk resistor tipe-p biasanya diproses dengan menggunakan difusi base, resistivitas sheet besarnya sekitar 100 ohm per-square. Dalam menentukan harga, resistan, koefisien piezoresistif rata-rata dari resistor cenderung terhadap ukuran yang lebih kecil. Ukuran minimum dari resistor adalah ditentukan oleh resolusi fotolitografi yang ada dan resistivitas sheet.
Untuk piezoresistor-piezoresistor yang berorientasi secara radial dan secara tangensial pada lingkaran diafragma, perubahan fraksional dalam resistan dapat dinyatakan sebagai berikut:
* Resistor tangensial
* Resistor radial

Untuk mengukur tegangan (stress) yang timbul karena tekanan yang dipergunakan. Gauge semikonduktor piezoresistif terbentuk pada diafragma silikon menunjukkan sensitivitas jauh lebih tinggi dibandingkan dengan gauge wire bonded dan unbonded konvensional yang ditempelkan pada diafragma metal, dan gauge piezoresistif tersusun secara langsung pada permukaan diafragma.
Diafragma dipergunakan sebagai divais memperbesar tegangan (stress) yang besarnya adalah sebanding dengan kwadrat rasio dari diameter diafragma dengan ketebalannya (a/t)2. Tekanan menyebabkan stresses pada diafragma adalah diindera oleh piezoresistor-piezoresistor berorientasi sebagaimana mestinya yang terinterkoneksi membentuk jembatan. Dua resistor yang betul-betul berlawanan dalam jembatan mempunyai arah piezoresistivitas yang sama dan berlawanan dengan arah dari dua resistor lainnya.
Sensitivitas yang dikehendaki, yakni 10.000, dan diameter diafragma sekitar 0,5 mm, maka ketebalan diafragma diperoleh sekitar 5 µm. Lingkaran penyokong diafragma dengan ketebalan sama dengan ketebalan silikon, adalah fasilitas yang dipergunakan untuk menahan (menghandel) dan penempelan struktur-struktur tersebut diatas.
Untuk fabrikasi rangkaian terintegrasi pressure transducers, memerlukan sejumlah
masker yang berbeda, yakni : masker pemotong bagian atas diafragma, masker pemotong
bagian bawah diafragma, masker alignment mark, masker untuk difusi resistor tipe-p, masker untuk difusi kontak ohmik tipe-n+, masker kontak metal, dan masker pad metal.
Untuk jembatan yang mengandung empat resistor aktif tipe-p, kombinasi yang terbaik adalah dua resistor radial dan dua resistor tangensial dalam arah [110] , semuanya terletak pada pinggiran diafragma.
Sebelum menyusun piezoresistif "pressure transducers" yang dapat direalisasikan pada diafragma, pola-pola stress yang ada dan batasannya harus diketahui. Defleksi dan "stress" dapat ditentukan dengan menggunakan teori plat, yang terjadi karena akting tekanan p yang uniform pada diafragma. Untuk akting beban yang uniform pada lingkaran diafragma, defleksi pada pertengahan bidang diafragma akan mempunyai radial
simetris.

Gambar Pola defleksi pada plat diafragma
Sensor dari tipe ini (piezoresistif) mempunyai input range 0 sampai 100kPa dengan sensitivitas sekitar 3mV/kPa (untuk voltase jembatan sebesar 10V). Piezoresistif mempunyai frekuensi natural sebesar 100kHz dan kombinasi ketidak-linearitasan dan hinterisis sebesar ± 0.5%.

Komponen dan Prinsip Kerja Piezoresistif
Komponen Piezoresistif
Piezoresistif memiliki beberapa komponen, dimana terdiri dari Piezoresistif elemen itu sendiri dan diafragma. Adapun dapat dijelaskan pada gambar berikut ini :

Gambar Komponen Piezoresistif : Sensing elements dan Diafragma



Prinsip Kerja Piezoresistif
Prinsip kerja dari piezoresistif adalah dengan menganalisa perbedaan tekanan (differential pressure) yang diterima oleh piezoresistif. Adapun dapat dijelaskan pada gambar berikut ini :

Gambar Prinsip kerja Piezoresistif

Jika digambarkan dalam diagram blok dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar Diagram blok prinsip kerja Piezoresistif

Aplikasi Piezoresistif
Bidang Biomedis
Piezoresistif terbuat dari bahan silikon, dimana bahan silikon ini dapat dimanfaatkan untuk aplikasi pembuatan pressure transducers biomedis yang berhubungan dengan pembuIuh darah (arteri). Walaupun tidak ada pengaruh piezoelektrik yang kelihatan dalam silikon, namun ada pengaruh lain sensitif tekanan yang dapat digunakan untuk membuat pressure transducer, seperti strain yang menyebabkan perubahan sifat listrik junction P-N dan pengaruh piezoresistif. Pertimbangan utama dalam pemilihan bahan silikon adalah pengaruh stress σ yang digunakan pada karakteristik junction P-N. Pengaruh strain pada junction P-N adalah terjadi deformasi yang mengakibatkan perubahan karakteristik junction P-N yang berfungsi sebagai penyearah.
Piezoresistif juga dapat diaplikasikan apabila dihubungkan dengan adanya Straingauges (piezoresistor). Pada dasarnya Straingauges (piezoresistor) adalah suatu piranti yang akan berubah resitansinya jika dikenai sebuah tegangan. Starin = regangan, gauges = materi,ada dua komponen utama efek piezoresistif pada kebanyakan material yaitu komponen geometric dan komponen resitif.
Straingauges cair digunakan di rumah sakit untuk pengukuran fluktasi tekanan darah suatu selang karet yang diisi dengan merkuri dililitkan pada lengan pasien sehingg fluktasi pada tekanan darah dapat dilihat pada perekram bergrafik dan bentuk pulsa tekann darah dan dapat digunakan untuk mendiagnosis kondisi pembuluh darah . Pada rumah sakit modern saat ini piranti tersebut sudah diganti dengan instrument strain gauge padat. Pada Strain gauge digunakan untuk mengukur perpindahan yang sangat kecil akibat pembengkokan atau peregangan sehingga mengakibatkan pada strain gauge tersebut memanfaatkan perubahan resistansi.

Bidang IPTEK
Resistance Thermal Detector (RTD) ini menggunakan bahan metal ,prinsip kerja hamper sama dengan Thermistor maupun dengan Thermostat yaitu mengukur perbeedaan suhu lingkungan dengan pembacaan hasil pada tampilan LCD maupun Seven segment.
Dibawah ini merupakan sifat dari RTD :
•Digunakan untuk jangkauan temperatur yang lebar
•Bahan Pt, Cu, Ni
•Lebih linier tetapi koefisien lebih rendah dari thermistor

Motor Listrik???

Motor Listrik
Prinsip kerja motor listrik berdasarkan hukum gaya Lorentz dan kaidah tangan kiri Flemming, yang menyatakan bahwa apabila sebatang konduktor yang dialiri arus listrik ditempatkan di dalam medan magnet, maka konduktor tersebut akan mengalami gaya. Arah dari gaya yang dialami oleh konduktor tersebut ditunjukkan oleh kaidah tangan kiri Flemming. Gaya tersebut dialami oleh setiap batang konduktor pada rotor sehingga menghasilkan putaran dengan torsi yang cukup untuk memutarkan beban yang dikopel dengan motor.
Beberapa hal penting yang perlu diperhatikan pada motor listrik antara lain :
1.Torsi, yaitu besarnya gaya yang dihasilkan pada konduktor yang dialiri listrik arus dan berada dalam medan magnet yang dinyatakan dengan persamaan :
F = B . I . L
2.Gaya Gerak Listrik (GGL) lawan yaitu gaya gerak listrik yang arahnya melawan arah dari gaya gerak listrik yang timbul akibat rotor yang berputar.
3.Daya Output Motor yaitu daya output yang diperlukan untuk menghasilkan torsi satu putaran adalah :
P = ω . T

Berikut ini akan dijelaskan prinsip kerja motor listrik.
1. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

Gambar Arus listrik dalam medan magnet

2. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran atau loop maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

Gambar Pembengkokan kawat berarus listrik dan gaya yang diakibatkan medan magnet.

3.Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar atau torque untuk memutar kumparan.

Gambar Torsi pada motor

4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Motor memiliki bagian-bagian yang merupakan komponen utama dari motor tersebut, yaitu antara lain :
1.Stator
Stator mrupakan bagian yang diam, berfungsi sebagai :
-dudukan kumparan jangkar untuk motor-motor AC dan dudukan kutub-kutub motor DC,
-dudukan kedua tutup (end plate) motor,
-dudukan terminal yang menghubungkan jaringan kumparan stator ke sumber tegangan, dan
-dudukan sirip-sirip pendingin motor yang berfungsi sebagai pelepas energi panas yang merupakan efek dari putran motor.
2.Tutup (End Plate) Motor
Pada setiap motor mempunyai 2 (dua) buah tutup yang masing-masing terdapat pada kedua sisinya. Bagian ini berfungsi sebagai :
-dudukan bantalan poros motor,
-titik posisi rotor/poros dengan rumah stator, dan
-pelindung bagian dalam motor terhadap cuaca.
Akurasi dudukan tutup motor terhadap bantalan dan rumah stator sangat menentukan keandalan gerakan poros suatu motor.
3.Bantalan
Bantalan (bearing) pada motor berfungsi sebagai :
-mempercepat gerak putar motor,
-mengurangi gesekan putran, maka setiap bantalan harus selalu dilengkapi dengan pelumas, dan
-penstabil posisi poros terhadap gaya horizontal dan gaya vertical poros motor.
4.Rotor
Rotor pada motor terbuat dari laminasi baja silicon yang mempunyai alur-alur sebagai penempatan kumparan rotor berada tepat di dalam stator yang ditempatkan pada poros. Berdasarkan jenis motor yang ada, dikenal beberapa jenis rotor, yaitu sebagai berikut :
-Rotor sangkar, bentuknya sederhana untuk motor induksi,
-Rotor lilit, untuk motor induksi,
-Rotor motor DC yang dilengkapi dengan lamel-lamel sebagai terminal kumparan jangkar.
Kumparan atau batang-batang kawat yang ditempatkan pada alur rotor berfungsi untuk merubah energi listrik menjadi gerak putar dengan berinteraksi dengan kumparan stator.
5.Sikat (brush)
Sikat (brush) pada motor berfungsi sebagai :
-jaringan antara kumparan jangkar dengan kumparan medan untuk motor-motor DC dan universal,
-jaringan antara kumparan rotor dengan tahanan pengasut untuk motor induksi rotor lilit, dan
-jaringan antara kumparan rotor (medan) dengan sumber tegangan penguat untuk motor sinkron.
6.Bagian Pendingin
Kelengkapan pendingin suatu motor tergantung kepada kapasitasnya, makin besar kapasitasnya, maka system pendinginnya semakin kompleks.
Secara sederhana, bagian pendingin motor terdiri dari kipas, tutup kipas, dan sirip pendingin.
Kipas yang ditempatkan pada poros, berputar sesuai kecepatan poros bersama tutup kipas mengekspansikan udara paksa ke sirip-sirip pendingin yang berada pada badan stator untuk melepaskan energi panas yang timbul pada motor ke udara bebas.

Jenis Motor Listrik
Motor listrik berdasarkan jenis sumber tegangannya dibagi menjadi dua yaitu
1.Motor arus bolak balik (motor AC).
2.Motor arus searah (motor DC

Motor AC
Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar listrik yaitu stator dan rotor. Stator merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as motor. Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC adalah kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukup murah (harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).

Motor DC
Motor arus searah sebagaimana namanya,menggunakan arus langsung yang tidak langsung atau direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Motor DC yang memiliki tiga komponen utama yaitu
1.Kutub medan.
Iinteraksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
2.Dinamo.
Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.
3.Commutator.
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur tegangan dinamo yaitu meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan arus medan yaitu menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC.Motor DC sendiri dapat dibedakan menurut :

Sumber arus penguat magnet
Jenis motor DC berdasarkan pada asal dari sumber arus sebagai penguat magnet antara lain :
1.Motor DC penguat terpisah
Motor jenis ini, penguat magnetnya mendapat arus dari sumber tersendiri dan terpisah dengan sumber arus ke rotor. Sehingga arus yang diberikan untuk jangkar dengan arus yang diberikan untuk penguat magnet tidak terikat antara satu dengan lainnya secara kelistrikan.
2.Motor DC penguat sendiri
Motor jenis ini, penguat magnetnya mendapat arus dari sumber yang sama dengan arus yang diberikan pada jangkar. Jadi medan magnetnya tersambung parallel atau seri dengan jangkar.

Hubungan lilitan penguat magnet terhadap lilitan jangkar
Semua jenis motor ini mrupakan jenis motor penguat sendiri, kemudian dibagi-bagi lagi menurut hubungan lilitan penguat magnet terhadap lilitan jangkar. Jenis-jenis tersebut antara lain :
1.Motor Shunt
Jenis ini terdiri dari dua buah kumparan, yaitu kumparan medan yang berfungsi sebagai pembangkit medan magnet, melekat pada stator dan kumparan rotor yang dililit pada rotor. Kumparan jangkar dan kumparan medan terhubung secara parallel melalui perantara brush dan komutator. Contoh : wiper mobil, alat percetakan, dsb.
2.Motor seri (Universal)
Jenis ini dapat dioperasikan dengan sumber DC dan AC. Untuk meningkatkan performa atau kinerja dan efisiensi, beberapa jenis motor DC shunt memiliki konstruksi yang hanya mendukung putaran satu arah dan satu daya tunggal. Motor jenis ini akan memiliki performansi atau kinerja yang buruk bila diterapkan pada sumber AC, bahkan tidak dapat berputar sama sekali pada beberapa kasus. Contoh : mesin jahit, kipas angin.
3.Motor Compound
Karakteristik dengan kecepatan konstan dan torsi besar mampu mengeliminir kebutuhan motor magnet permanenet dalam skala operasi yang besar. Motor compound merupakan gabungan antara motor shunt dan motor seri. Contoh : mobil listrik, elevator, dll.
4.Motor Permanent
Hanya memiliki satu kumparan rotor, sedang kumparan penghasil medan digantikan oleh magnet permanent. Contoh : motor pada mobil mainan

5.Motor brushless
Motor ini tidak menggunakan brush dan komutator, melainkan memerlukan rangkaian kontrol dan komponen switching untuk mengatur putaran fasenya. Keistimewaan tidak menggunakan brush dan komutator adalah dapat menghindarkan dari percikan api yang mungkin timbul akibat gesekan dari brush dan komutator

Driver Motor H-Bridge Transistor
Rangkaian driver atau pengendali adalah alat untuk mengatur kerja peralatan dimana ia dihubungkan atau dirangkai dalam satu fungsi elektronika. Driver motor DC membentuk beberapa fungsi dasar seperti menstrart dan mempercepat motor, menghentikan gerak motor, membalik putaran motor, mengendalikan putaran dan menyediakan beberap upaya untuk melindungi motor dari kerusakan elektronik. Penstart adalah driver yang fungsi utamanya adalah menstart dan mempercepat motor.

Gambar Rangkaian Driver Motor H-Bridge Transistor

Secara sederhana prinsip kerja driver motor ini dapat dijelaskan sebagai berikut: Pada saat input (+) diberi teganga positif dan input (-) diberi tegangan negatif, maka transistor Q1 akan mendapt bias sehingga menyebabkan motor mendapat arus positif dari sumber tegangan 12 Volt. Demikian pula transistor Q4 akan mendapat bias sehingga memberikan arus negatif kepada motor. Demikian sehingga motor mendapat kedua jenis arus dan berputar.
Keadaan putaran motor yang terbalik dapat diperoleh dengan membalik jenis inputan tegangan input yang berbeda. Input (+) diberi tegangan negatif dan input (-) diberi tegangan positif. Pada saat itu transistor Q3 akan mendapat bias sehingga menghubungkan motor dengan tegangan negatif. Demikian pula Q2 akan mendapat bias dan menghubungkan motor dengan arus positif. Demikian maka moor mendapat kedua kutub arus yg dibutuhkan dan mulai berputar dengan arah yang terbalik.

Rangkaian Pulse Widht Modulation (PWM)
Pulse Widht Modulation juga merupakan salah satu dari rangkaian driver yang dimana prinsip kerja dari PWM ialah berdasarkan lebar pulsa modulasi sinyal tegangan yang mencatu motor, sehingga besarnya tegangan catu pada motor dapat detuning/diatur sesuai dengan keinginan dan laju kecepatan elektronika sebagai driver motor yang bersifat terkendalikan. Pulse Widht Modulation (PWM) dipakai dalam rangkian Ektronika sebagai driver motor yang bersifat terkendalikan.

Gambar Rangkaian PWM

Pada rangkaian ini terdapat beberapa bagian yang terdiri atas :
1.Rangkaian devider
Rangkaian ini berfungsi sebagai rangkaian pembagi tegangan. Dalam rangkaian PWM di atas digunakan R1 = R2, sehingga tegangan output menjadi ½ kali tegangan input. Pada keadaan di atas bila tegangan input sebesar 12 volt, maka tegangan outputnya sebesar 6 volt.
2.Rangkaian Buffer (Voltege Follower)
Rangkaian ini berfungsi untuk menjaga agar tegangan iput sama dengan tegangan output (Vin = V out). Pada rangkaian di atas, rangkaian ini menjaga agar tegangan besarnya sama dengan 6 volt.
3.Rangkaian Pembangkit Sinyal (Oscilator)
Pembangkit sinyal atau oscillator yang digunakan adalah pembangkit sinyal square. Pembangkit sinyal ini menghasilkan gelombang yang berbentuk snyal step. Oscillator jenis ini umumnya merupakan umpan balik positif, maka lebih dikenal dengan feedback oscillator.
4.Integrator
Sesuai dengan namanya bahwa dalam rangkaian ini adalah memfungsikan op-amp untuk melakukan proses integrasi seperti dalam operasi matematik. Komponen dasarnya adalah adanya kapasitor (sebagai umpan balik) dan resistor.
Pada rangkaian PWM bagian integrator ini berfungsi mengubah sinyal kotak menjadi trigger (segitiga). Hal ini dapat terjadi, sebab saat sinyal inputan (+) masuk maka akan disimpan dulu oleh kapasitor dan saat sinyal inputan (-) masuk maka sinyal yang disimpan oleh kapasitor akan dikeluarkan bertepatan dengan sinyal inputan (-) sehingga bentuknya segitiga. Begitu seterusnya.
Pada rangkaian ini outputannya difeedback ke rangkaian pengubah sinyal, hal ini dimaksudkan untuk menjaga agar sinyal yang ada pada rangkaian PWM frekuensinya lebih tinggi daripada rangkaian sebelumnya. Sehingga bila outputannya harga frekuensinya lebih rendah akan difeedback ke rangkaian pengubah sinyal untuk mendapat penguatan.
5.Rangkaian op-amp sebagai comparator
Pada rangkaian ini Vref sebesar 6 volt dan op-amp dicatu dengan Vcc sebesar 12 volt. Bila harga Vin lebih kecil daripada Vref maka tegangan outputan berharga sebesar Vcc yaitu 12 volt. Tetapi bila harga Vin lebih besar daripada Vref maka tegangan outputan berharga nol (0). Sebagai Vref, kaki negatif op-amp dihubungkan dengan potensiometer dengan harga 0-12 volt.
Kemudian sinyal dan tegangan outputan akan menuju ke FET, panjang pendeknya lebar pulsa modulasi akam nempengaruhi kerja FET. Bila lebar maka FET akan bekerj alebih lama dan motor akan berputar lama, tapi bila lebar pulsa modulasi pendek maka FET akan bekerja singkat dan motor berputar hanya sebentar. Kemudian siyal menuju ke motor untuk menggerakan motor, selama harga tegangan saturasi FET belum terlampaui maka motor tidak bergerak tapi bila harga tegangan sudah melewati tegangan saturasi motor akan bergerak.
Led disini berfungsi sebagai indikator dari putaran motor. Led akan menyala lebih terang bila putaran motor semakin cepat, begitu pula sebaliknya akan meredup bila putaran motor semakin berkurang.

Motor Stepper
Pada dasarnya motor stepper terdapat 3 tipe antara lain :
1.Motor Stepper tipe variable reluctance ( VR )
Motor ini terdiri dari sebuah rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika lilitan stator diberi energi dengan arus DC kutub-kutub menjadi termagnetisasi. Putaran terjadi ketika gigi rotor tertarik oleh kutub stator.
2.Motor Stepper tipe permanent magnet ( PM )
Memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar yang terdiri atas lapisan magnet permanent yang diselang-seling dengan kutub yang berlainan. Dengan adanya magnet permanent, maka intensitas flux magnet dalam rotor akan meningkat, sehingga dapat menghasilkan torsi yang lebih besar.
3.Motor Stepper tipe Higbrid ( HB )
Motor jenis ini memiliki struktur yang merupakan kombinasi dari kedua stepper motor sebelumnya. Motor ini paling banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena kinerja yang lebih baik.

capasitive sensing elements

Kapasitor yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867) sehingga satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut.

Gambar 2.1 Kapasitor dengan lempeng sejajar
Struktur sebuah kapasitor terbuat dari dua buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang lainnya. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya.
Kapasitansi suatu kapasitor didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat menampung muatan elektron. Coulombs pada abad ke-18 menghitung bahwa 1 Coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 Farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 Coulomb. Dengan persamaan matematis dapat dituliskan:
(2.1)
dimana:
Q = muatan elektron dalam C (Coulombs);
C = nilai kapasitansi dalam F (Farad);
V = besar tegangan dalam v (volt).

Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian adalah sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (pada PS = Power Supply), sebagai filter dalam rangkaian PS, sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antenna, untuk menghemat daya listrik pada lampu neon, menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar

2.2 Dielektrikum
Dielektrisitas merupakan karakter tingkatan suatu bahan (dielektrikum) apabila terpolarisasi oleh medan listrik. Dielektrikum yaitu bahan yang tidak memiliki electron bebas. Jika suatu dielektrikum tidak dipengaruhi medan listrik, muatan positif dan negative tidak akan terpisah.





Gambar 2.2 Dielektrikum yang dipengaruhi medan listrik
Jika suatu dielektrikum dipengaruhi medan listrik, maka muatan negatif dalam dielektrikum akan ditarik ke arah yang bertentangan dengan arah medan listrik, sedangkan muatan positif ditarik ke arah searah dengan arah medan listrik, sehingga muatan positif dan negatif terpisah. Pengaruh muatan positif dan negatif dalam dielektrikum saling menetralkan, jadi yang berpengaruh hanyalah muatan di tepi dielektrikum. Muatan induksi di tepi dielektrikum ini terjadi ketika dipengaruhi medan listrik. Dengan adanya muatan induksi pada tepi-tepi dielektrik, maka kuat medan listrik menjadi lebih kecil karena muatan-muatan induksi menyebabkan medan listrik ke arah yang berlawanan dengan medan listik muatan asli. Apabila rapat muatan asli  dan rapat muatan induksi 1, maka kuat medan listrik dalam dielektrik diantara lempengan bermuatan berlawanan adalah
(2.2)
dengan rapat muatan induksi berbanding lurus dengan kuat medan listrik yang mempengaruhinya . Tetapan  dinamakan suseptibilitas listrik dielektrikum, dimana semakin besar suseptibilitasnya maka semakin mudah diinduksikan muatan listrik.


(2.3)
tetapan dielektrikum didefinisikan sebagai:
maka (2.4)
permitivitas dielektrikum didefinisikan sebagai:
(2.5)
maka diperoleh hubungan antara medan listrik dengan permitivitas dielektrikum:
(2.6)
(Dosen-dosen Fisika, 2008)
2.3 Jenis-jenis Kapasitor
Kapasitor terdiri dari beberapa jenis, bergantung dari bahan dielektriknya ataupun berdasarkan bentuk geometris lempeng konduktor. Jenis kapasitor berdasarkan bentuk geometris lempeng konduktor dibagi menjadi 3, yaitu:
a) Kapasitor Lempeng Sejajar
Kapasitor lempeng terdiri dari dua lempeng luas masing-masing A, jarak d, dan bermuatan +q dan yang lain –q. Kuat medan listrik diantara dua lempeng, jika σ adalah rapat muatan bidang dijelaskan sebagai berikut:

+q -q
d
0 x
x1
x2
Gambar 2.3 Kapasitor Lempeng Sejajar




Sehingga, kapasitor lempeng sejajar memiliki kapasitansi:
(2.7)
b) Kapasitor Bola
Berikut ini adalah uraian matematis pada perhitungan kapasitansi pada kpasitor bola, dengan menggunakan konsep Gauss didapatkan,
dan R2 -q
r +q

Kapasitansi kapasitor bola: Gambar 2.4 Kapasitor Bola
(2.8)

c) Kapasitor Silinder
Besar kapasitansi pada kapasitor silinder dijelaskan sebagai berikut,
+q -q

L
R1
R2
Gambar 2.5 Kapasitor Silinder
Medan listrik diantara dua konduktor berdasarkan hukum Gauss didapatkan,




Kapasitansi kapasitor silinder (2.9)
Jenis kapasitor berdasarkan bahan dielektriknya dapat dibagi menjadi 3, yaitu: (Anonim, 2009 dikutip dari http://www.cnt121.com)
a) Kapasitor Elektrosatik
Kapasitor elektrostatik adalah kelompok kapasitor yang dibuat dengan bahan dielektrik dari keramik, film dan mika. Keramik dan mika adalah bahan yang terkenal serta murah untuk membuat kapasitor yang kapasitansinya kecil. Tersedia dari besaran pF sampai beberapa µF, yang biasanya untuk aplikasi rangkaian yang berhubungan dengan frekuensi tinggi. Termasuk kelompok bahan dielektrik film adalah bahan-bahan material seperti polyester (polyethylene terephthalate atau dikenal dengan sebutan mylar), polystyrene, polyprophylene, polycarbonate, metalized paper dan lainnya. Umumnya kapasitor jenis ini adalah kapasitor non-polar.


b) Kapasitor Elektrolit
Kelompok kapasitor elektrolit terdiri dari kapasitor-kapasitor yang bahan dielektriknya adalah lapisan metal-oksida. Umumnya kapasitor yang termasuk kelompok ini adalah kapasitor polar dengan tanda + dan – di badannya. Kapasitor ini memiliki polaritas karena proses pembuatannya menggunakan elektrolisa sehingga terbentuk kutub positif anoda dan kutub negatif katoda.
Telah lama diketahui beberapa metal seperti tantalum, aluminium, magnesium, titanium, niobium, zirconium dan seng (zinc) permukaannya dapat dioksidasi sehingga membentuk lapisan metal-oksida (oxide film). Lapisan oksidasi ini terbentuk melalui proses elektrolisa, seperti pada proses penyepuhan emas. Elektroda metal yang dicelup ke dalam larutan elektrolit (sodium borate) lalu diberi tegangan positif (anoda) dan larutan elektrolit diberi tegangan negatif (katoda). Oksigen pada larutan elektrolit terlepas dan mengoksidasi permukaan plat metal. Contohnya, jika digunakan Aluminium, maka akan terbentuk lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) pada permukaannya.

Gambar 2.2 Kapasitor dengan dielektrik berupa elektrolit
Dengan demikian berturut-turut plat metal (anoda), lapisan-metal-oksida dan elektrolit (katoda) membentuk kapasitor. Dalam hal ini lapisan-metal-oksida sebagai dielektrik. Dari persamaan (2.2) diketahui besar kapasitansi berbanding terbalik dengan tebal dielektrik. Lapisan metal-oksida ini sangat tipis, sehingga dengan demikian dapat dibuat kapasitor yang kapasitansinya cukup besar.
c) Kapasitor Elektrokimia
Satu jenis kapasitor lain adalah kapasitor elektrokimia. Termasuk kapasitor jenis ini adalah battery dan accu. Pada kenyataannya battery dan accu adalah kapasitor yang sangat baik, karena memiliki kapasitansi yang besar dan arus bocor (leakage current) yang sangat kecil. Tipe kapasitor jenis ini juga masih dalam pengembangan untuk mendapatkan kapasitansi yang besar namun kecil dan ringan, misalnya untuk aplikasi mobil elektrik dan telepon selular.
2.4 Rangkaian Kapasitor
Rangkaian kapasitor secara seri akan mengakibatkan nilai kapasitansi total semakin kecil. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara seri.

Pada rangkaian kapasitor yang dirangkai secara seri berlaku:



Rangkaian kapasitor secara paralel akan mengakibatkan nilai kapasitansi pengganti semakin besar. Di bawah ini contoh kapasitor yang dirangkai secara paralel.

Pada rangkaian kapasitor paralel berlaku:













Sensor elemen adalah elemen pertama dalam sistem pengukuran, yang langsung kontak dengan proses atau sistem yang sedang diukur. Input elemen ini adalah nilai sebenarnya dari variabel yang diukur sedangkan output dari elemen tergantung pada nilai ini.
Unsur-unsur elemen dikelompokkan berdasarkan apakah sinyal output listrik, mekanis, panas atau optik. Elemen dengan output listrik dibagi lagi menjadi pasif dan aktif. Perangkat pasif seperti elemen resistif, kapasitif dan induktif memerlukan catu daya eksternal agar dapat memberikan tegangan atau arus keluaran sinyal sedangkan perangkat aktif contohnya elektromagnetik dan elemen thermoelectric, tidak memerlukan catu daya eksternal.
Berdasarkan table di bawah ini bisa dilihat bahwa pada kapasitif elemen dapat merasakan tekanan (pressure), ketinggian atau level cairan, perpindahan (displacement/strain) dan kelembaban (humidity).
3.1 Sensor Kapasitif Berbasis Pergeseran Jarak Lempeng
Simpel Kapasitif terdiri dari 2 plat fix yang di tengah nya diberi dielektrik atau insulating material dengan pernyataan . Jika jarak antara 2 plat fix tadi meningkat sejauh x maka kapasitansi dari sensor menjadi

x



3.2 Sensor Kapasitif Berbasis Pergeseran Luasan Lempeng
Ada hubungan berbanding terbalik antara C dan x.. Pada tipe variabel area, perpindahan x menyebabkan overlap area untuk berkurang dengan .dengan w adalah lebar dari lempeng. Maka kapasitifnya menjadi


x d



3.3 Sensor Kapasitif Berbasis Pergeseran Dielektrikum
pada tipe ini perpindahan x merupakan perubahan dari beberapa dielektrik pada suatu susunan kapasitor , total nilai kapasitif nya adalah jumlah dari 2 kapasitansif(yang satu dengan A1 dan , yang kedua dengan A2 dan ).
Maka kapasitif total adalah


Ketika dan w adalah lebar area maka




3.4 Sensor Kapasitif Berbasis Tekanan


Susunan dari kapasitif sensor tekanan adalah seperti di atas. Dimana satu plat fix berupa metal disk. Plat yang lain berupa plat fleksibel circular diagram. Dielektrik nya berupa udara dengan . Diagram tadi berupa elastis sensing elemen yang perubahan terjadi karena tekanan P. Defleksi y pada radius r adalah :

Dimana : a = radius of diagram
t =Tebal dari diagram
E = young’s modulus
v = perbandingan poison
deformasi dari diagram berarti bahwa rata – rata pemisahan plat direduksi.








3.5 Sensor Kapasitif untuk Level












Tingkat kapasitansi sensor dalam merasakan kehadiran beragam makanan padat, berair dan organik cair, dan slurries. Teknik ini sering disebut sebagai RF untuk sinyal frekuensi radio diterapkan ke rangkaian kapasitansi. Sensor dapat dirancang untuk pengertian konstanta dielektrik bahan dengan serendah 1.1 (coke dan fly ash) dan paling tinggi 88 (air) atau lebih. Lumpur dan dehidrasi slurries seperti kue dan bubur limbah (konstan dielektrik approx. 50) dan cairan bahan kimia seperti kapur (konstan dielektrik approx. 90) juga dapat dirasakan. Dual-probe tingkat kapasitansi sensor juga dapat digunakan untuk merasakan antarmuka antara dua cairan yang tidak bercampur dengan konstanta dielektrik yang berbeda secara substansial, memberikan alternatif keadaan padat magnetik tersebut float switch untuk "antarmuka minyak-air" aplikasi.
Karena tingkat kapasitansi sensor perangkat elektronik, fase modulasi dan penggunaan frekuensi yang lebih tinggi membuat sensor cocok untuk aplikasi di mana konstanta dielektrik serupa. Sensor tidak berisi bagian yang bergerak, yang kasar, mudah digunakan, mudah dibersihkan, dan dapat dirancang untuk suhu dan tekanan tinggi aplikasi. Sebuah bahaya ada dari membangun dan pembuangan tegangan tinggi muatan statik yang dihasilkan dari gerakan mengusap dan bahan-bahan dielektrik rendah, tetapi bahaya ini dapat dihilangkan dengan perancangan yang tepat dan landasan.

Pilihan yang tepat bahan probe mengurangi atau menghilangkan masalah yang disebabkan oleh abrasi dan korosi. Tingkat titik merasakan dari perekat dan bahan-bahan viskositas tinggi seperti minyak dan lemak dapat mengakibatkan terbentuknya materi pada probe, akan tetapi, hal ini dapat diperkecil dengan menggunakan sensor tuning diri. Cairan cenderung berbusa dan aplikasi rentan terhadap percikan atau turbulensi, tingkat kapasitansi sensor dapat dirancang dengan menenangkan splashguards atau sumur, antara perangkat lain.
Pembatasan yang signifikan untuk probe kapasitansi tinggi adalah sampah digunakan untuk menyimpan makanan padat massal. Persyaratan konduktif probe yang meluas ke bagian bawah rentang diukur bermasalah. Konduktif kabel panjang probe (20-50 meter panjang) ditangguhkan ke tempat sampah atau silo, tunduk pada ketegangan mekanik yang sangat besar karena sebagian besar berat bubuk di dalam silo dan gesekan diterapkan pada kabel. Instalasi seperti itu akan sering mengakibatkan kerusakan kabel.

Aplikasi Capacitive sensing element
Ada banyak sekali kegunaan dari pemanfaatan kapasitif sensor. Salah satu nya adalah kapasitif level sensor. Kapasitif level sensor terdiri dari 2 buah plat yang berbentuk silindris yang saling berkosentris atau mempunyai garis simetri yang sama dan satu inti. Kapasitif level sensor ini digunakan untuk mengukur suatu level fluida yang ada disuatu tangki yang kemudian dapat didisplaykan melalui LCD.

Kapasitif level sensor ini dipasang pada tangki seperti pada gambar dibawah ini,

Kapasitif level sensor dipasang dipermukaan air seperti pada gambar diatas. Untuk pengukuran pada tangki yang berbentuk silindris maka kulit dari tangki itu dapat bekerja sebagai plat luar dari kapasitif level sensor. Kapasitif dari sensor itu adalah :

Dimana tinggi silinder adalah dan kedalaman silinder yang tercelup air z.

Dari kapasitif sensing elemen itu kemudian disambungkan ke rangkaian electrical oscillator circuit atau deflection bridge circuit. Ilustrasi pada gambar di bawah ini :

Input yang masuk merupakan outputan dari kapasitif sensor yang berupa perubahan nilai kapasitif (C). Kemudian diproses melalui electrical oscillator circuit atau deflection bridge circuit menjadi Vo. Dengan rumusan :



Maka,
……………………………………………………(1)
Jika R/Ro dimisalkan 1 maka
……………………………………………………………..(2)
Dengan rumus 1 dan 2 maka level dari tangki tersebut dapat diidentifikasi. Dan dapat divisualisasikan melalui display LCD.

Aplikasi sensor kapasitif untuk tekanan
Aplikasi sensor kapasitif lainnya adalah pada tekanan yaitu silikon micromachined kapasitif sensor tekanan absolut dirancang untuk aplikasi industri. Capacitive mengandalkan sensor-sensor tekanan tekanan yang diterapkan mengubah jarak antara kedua elektroda menyebabkan perubahan dalam kapasitansi. Biasanya, posisi salah satu elektroda adalah tetap sedangkan elektroda kedua bergerak relatif terhadap itu. Banyak kapasitif berbasis mikro telah dikembangkan hingga saat ini, tetapi melanjutkan kemajuan dalam teknologi proses menawarkan peluang baru untuk fabrikasi perangkat tersebut. Ikatan fusi silikon, silikon meningkatkan proses etsa dan penggunaan pemodelan elemen hingga telah memungkinkan perkembangan pesat perangkat baru-baru ini. Tujuan pekerjaan ini adalah untuk mengembangkan prototipe kerja menunjukkan perubahan besar kapasitansi atas rentang tekanan yang dikehendaki (0-8 bar), perilaku yang menyederhanakan operasi linearisation, dan dapat mengarang dengan menggunakan silikon berbiaya rendah batch proses fabrikasi.
Perangkat yang disajikan di sini terdiri dari dua fusi silikon substrat terikat bersama dengan silikon dioksida (SiO 2) lapisan passivating terjepit di antara mereka (lihat gambar. 1). Bentuk wafer silikon baik sensor mekanik dan elektroda kapasitor sehingga tidak diperlukan metalised elektroda. Bagian atas substrat silikon telah membentuk corrugations terukir dalam diafragma untuk menentukan perilaku dari diafragma di bawah tekanan. Ketebalan lapisan SiO 2 menentukan kesenjangan antara elektroda dan karena itu, bersama dengan ikatan lingkar di sekitar diafragma, kapasitansi dasar perangkat. Kedua permukaan bebas dari ikatan pasangan wafer yang dilapisi dengan 1 m m aluminium memungkinkan kontak puncak yang akan dibentuk oleh ikatan kawat ke atas permukaan, bawah dengan ikatan chip sensor untuk paket dengan conductive epoxy.




KESIMPULAN

Kesimpulan dari pembahasan di atas adalah :
1. Sensor kapasitif elemen bisa bekerja karena adanya pergeseran jarak lempeng, pergeseran luasan lempeng, pergeseran dielektrikum dan perubahan tekanan sehingga kapasitif elemen tersebut bisa merasakan tekanan (pressure), ketinggian atau level cairan, perpindahan (displacement/strain) dan kelembaban (humidity).
2. Salah satu aplikasi kapasitif sensor adalah pada kapasitif level sensor yang digunakan untuk mengukur suatu level fluida yang ada disuatu tangki yang kemudian dapat didisplaykan melalui LCD dimana input yang masuk pada sensor merupakan outputan dari kapasitif sensor yang berupa perubahan nilai kapasitif (C). Kemudian diproses melalui electrical oscillator circuit atau deflection bridge circuit menjadi Vo.


















DAFTAR PUSTAKA

Anonim.2009.The Capasitive Sensor – Tekanan & Accelerometer. Dikutip dari “The Art of Practice and Precise Sharing Based on Measurement” James Phenon.

Bentley, John P.1994. Principles of Measurement Systems. Singapore : Longman Sing Publisher (Ptc)Ltd.

Capasitive Sensors Operation And Optimization. 2009. dikutip dari http://www.lion-precision.com

Raaja, Ganesh.2009.Implement Capasitive Proximity Sensing.Cypress Smiconductor Corp, EE Times India dikutip dar http://eetindia.com

Williams, Charles D.H.2009.Introduction to Sensor. University of Exeter.

Yurish, Sergey Y.2009.Universal Capasitive Sensor & Transducer Interface. Procedia Chemistry 1 (2009) 441-444

http://electric-part.blogspot.com/2009/02/pressure-transducer.html

http://cnt121.com/2007/11/03/kapasitor-2/

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=MImg&_imagekey=B983C-4X49BRW-7R-1&_cdi=59039&_user=6478051&_orig=search&_coverDate=08%2F31%2F2009&_sk=999989998&view=c&wchp=dGLbVlb-zSkzk&md5=805827648e25af60a8d44a191cb759df&ie=/sdarticle.pdf

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=MImg&_imagekey=B983C-4X49BRW-3Y-1&_cdi=59039&_user=6478051&_orig=search&_coverDate=08%2F31%2F2009&_sk=999989998&view=c&wchp=dGLbVlb-zSkzk&md5=df721b0ba064d975d01e51d619cd8cbd&ie=/sdarticle.pdf

http://www.csee.ltu.se/~johanc/E7021E/E7021E_lecture09.pdf

KALIBRASI TERMOMETER DIGITAL
Sejarah Termometer
Istilah termometer berasal dari bahasa Latin thermo yang berarti bahang dan meter yang berarti untuk mengukur. Prinsip kerja termometer ada bermacam-macam, yang paling umum digunakan adalah termometer air raksa. Secara kualitatif, kita dapat mengetahui bahwa suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang dirasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif, kita dapat mengetahuinya dengan menggunakan termometer. Suhu dapat diukur dengan menggunakan termometer yang berisi air raksa atau alkohol. Kata termometer ini diambil dari dua kata yaitu thermo yang artinya panas dan meter yang artinya mengukur (to measure).
Termometer pertama kali ditemukan oleh Galileo (1592), ilmuwan inilah yang pertama klai menemukkan termometer sebagai pengukur temperatur. Akan tetapi termometer yang dibuatnya, tidak memiliki skala yang tetap. Gabrielle Fahrenheit (1700), ilmuwan Belanda ini menemukan temperatur yang memiliki akurasi dan repeatibility yang bagus. Termometer ini terbuat dari merkuri, untuk titik terendah menggunakan campuran air es dan garam ( amoniak klorida). Andreas Celcius (1742) . Ilmuwan ini mengusulakan bahwa nilai yang ada pada es ataupun air mendidih bisa digunakan sebagai nilai titik lebur dan titik didih. Sehingga pada tahun 1948, disepakati bahwa 00 sebagai titik lebur dan 1000 sebagai titik didih, yang kemudian lebih dikenal skala celcius. Lord wiliam Thompson Kelvin ( 1800). Ilmuwan ini mengembangkan teori termodinamik dan menciptakan konsep absolut zero.

Skala Temperatur
Skala temperatur berbeda dalam dua hal: 1) lokasi temperatur nol, 2) besar dari unit ukuran; yaitu energi termal rata-rata per molekul dinyatakan oleh atu unit dari skala tersebut. Skala temperatur absolut yaitu skala yang menetapkan temperatur nol suatu material yang tidak memiliki energi termal (tidak ada molekul mokuler)
Skala yang sering dipakai:
Skala Celcius (oC)
Skala Fahrenheit (oF)
Skala Reamur (oR)
Skala Kelvin (oK)

Konversi Skala
Skala temperatur relatif : pergeseran sumbu nol.

2.4 Jenis Termometer
Termometer Air Raksa
Termometer air raksa umumnya menggunakan skala suhu Celsius dan Fahrenhait. Celsius memakai dua titik penting pada skalanya: suhu saat es mencair dan suhu penguapan air. Es mencair pada tanda kalibrasi yang sama pada thermometer yaitu pada uap air yang mendidih. Saat dikeluarkan termometer dari uap air, ketinggian air raksa turun perlahan. Ini berhubungan dengan kecepatan pendinginan (dan pemuaian kaca tabung). Jadi pegukuran suhu celsius menggunakan suhu pencairan dan bukan suhu pembekuan. Titik didih Celcius yaitu 0 °C (212 °F) dan titik beku pada 100 °C (32 °F). Tetapi peneliti lain -Frenchman Jean Pierre Cristin– mengusulkan versi kebalikan skala celsius dengan titik beku pada 0 °C (32 °F) dan titik didih pada 100 °C (212 °F). Dia menamakannya Centrigade.
Termometer Tahanan Platina (RTD)
Adalah termometer yang bekerja berdasarkan pada perubahan tahanan yang terjadi pada sensor termometer karena pengaruh suhumedia/benda yang diukur suhunya. Termometer ini lebih teliti dan stabil dibandingkan termokopel dan lebih kuat serta rentang ukur suhu lebih lebar daripada termistor. Media termometriknya adalah kawat platina. Sifat fisika yang digunakan perubahan tahanan kawat platina sebagai fungsi suhu. Besaran yang diukur adalah tahnan listrik, rentang ukurnya -200 ~ 850 0C. Pada kenyataannya, konsep mengukur suhu menggunakan resistensi lebih mudah dikerjakan dari pada pengukuran suhu dengan termokopel. Pertama, karena pengukurannya absolut, tidak diperlukan adanya sambungan atau sambungan dingin sebagai referensi yang diperlukan. Kedua, cukup kawat tembaga yang digunakan diantara sensor dan peralatan lainnya karena tidak ada kebutuhan khusus dalam hal ini.
Pengukuran dan Kalibrasi Termometer Digital dengan RTD:
Pada dasarnya, selama hubungan suhu dengan tahanan dapat diprediksikan, halus dan stabil, fenomena ini dapat digunakan untuk mengukur suhu, Tetapi, efek kemurnian terhadap tahanan harus kecil seperti pada beberapa logam murni yang hanya tergantung pada suhu. Selain itu, karena hubungan antara tahanan dengan kemurnian juga harus konstan - sehingga dapat diabaikan. Hal ini berarti komposisi fisik dan kimiawi harus dibuat konstan.
Kebutuhan penting dalam pengukuran suhu dengan tahanan yang akurat, elemen sensor harus murni, selain itu, juga harus dan selalu berada pada kondisi annealing melalui perlakuan panas yang sesuai pada bahan agar tidak berubah secara fisik. Juga, bahan elemen sensor ini harus berada pada lingkungan yang terlindung dari kontaminasi - sehingga perubahan kimiawi dapat dihindari. Tetapi, tantangan lain bagi pembuat termometer ini adalah mendukung kabel yang tipis dan murni secara memadai, sementara memberikan regangan minimal akibat ekspansi diferensial antara kabel dengan lingkungannya atau pembentuknya - walaupun sensor mungkin ditempatkan pada pabrik yang beroperasi, dengan karakteristik lingkungan tertentu.

Termometer Digital
Untuk termometer digital, biasanya digunakan termokopel sebagai sensornya. Termokopel yang sederhana dapat dipasang, dan memiliki jenis konektor standar yang sama, serta dapat mengukur temperatur dalam jangkauan suhu yang cukup besar dengan batas kesalahan pengukuran kurang dari 1 °C.

Material Penyusun Termometer Digital
Termometer digital memiliki bagian penyusun terpenting. Material penyusun tersebut adalah sebagai berikut:
Sensor Termokopel / RTD
Komparator (OP-amp dan sejenisnya)
ANALOG to Digital konverter
Dekoder display (IC 7447 TTL misalnya)
Display (7 segmen, LCD, monitor)

Cara Kerja Termometer Digital
Untuk termometer digital, biasanya digunakan termokopel sebagai sensornya. Karena Termokopel paling cocok digunakan untuk mengukur rentangan suhu yang luas, hingga 1800 K. Sebaliknya, kurang cocok untuk pengukuran dimana perbedaan suhu yang kecil harus diukur dengan akurasi tingkat tinggi, contohnya rentang suhu 0--100 °C dengan keakuratan 0.1 °C. Termokopel ini macam-macam, tergantung jenis logam yang digunakan. Jenis logam akan menentukan rentang temperatur yang bisa diukur (termokopel suhu badan (temperatur rendah) berbeda dengan termokopel untuk mengukur temperatur tungku bakar (temperatur tinggi)), juga sensitivitasnya. Secara sederhana termokopel berupa dua buah kabel dari jenis logam yg berbeda yang ujungnya, hanya ujungnya saja, disatukan (dilas). Titik penyatuan ini disebut hot junction. Prinsip kerjanya memanfaatkan karakteristik hubungan antara tegangan (volt) dengan temperatur. Setiap jenis logam, pada temperatur tertentu memiliki tegangan tertentu pula. Pada temperatur yang sama, logam A memiliki tegangan yang berbeda dengan logam B, terjadilah beda tegangan (kecil sekali, miliVolt) yang dapat dideteksi. Jadi dari input temperatur lingkungan setelah melalui termokopel terdeteksi sebagai perbedaan tegangan (volt). Beda tegangan ini kemudian dikonversikan kembali menjadi besaran temperatur yang ditampilkan melalui layar/monitor berupa seven segmen yang menunjukkan temperatur yang dideteksi oleh termokopel.
Secara terperinci prinsip kerja thermometer digital dapat dijelaskan sebagai berikut: Sensor yg berupa PTC atau NTC dengan tingkat sensitifitas tinggi akan berubah nilai tahanannya jika terjadi sebuah prubahan suhu yg mengenainya. Perubahan nilai tahanan ini linear dengan perubahan arus, sehingga nilai arus ini bisa dikonversi ke dalam bentuk tampilan display. Sebelum dikonversi, nilai arus ini di komparasi dengan nilai acuan dan nilai offset di bagian komparator, fungsinya untuk menerjemahkan setiap satuan amper ke dalam satuan volt yang akan dikonversi ke display.


Prosedur Pengukuran dan Kalibrasi Termometer Digital
Pengukuran suhu tidak dapat dilakukan secara langsung dan memanfaatkan perubahan sifat fisika dari benda ukur karena pengaruh suhu. Metode yang digunakan ada dua yaitu:
Metode kontak
Dalam metode ini termometer dikontakkan secara langsung dengan objek ukur. Dimana objek ukurnya diam, tidak berbahaya. Hasil yang didapatkan dengan metode ini teliti dan dapat mengukur suatu kedalaman objek yang diukur, tetapi kemungkinan terjadi kontaminasi. Termometer yang digunakan dalam metode ini antara lain: termometer tahanan platina (RTD) dan termometer digital.
Metode Non kontak
Kontak termal melalui radiasi panas yang dipancarkan objek ukur. Objek ukurnya bergerak, berbahaya dan susah untuk dijangkau. Hasilnya kurang teliti dan hanya bisa mengukur suhu permukaan. Termometer yang digunakan yaitu pirometer optik, termometer radiasi spektral dan total.
Pembacaan pengukuran termometer ini dilakukan langsung dari nilai display dengan memperhatikan garis segmen yang ada. Kalibrasinya biasa menggunakan kalibrator manual atau otomatis, kalibrator manual suhu yg dikenakan ke sensor adalah suhu pemanas nyata dimulai dari 0 derajat untuk setting ofsetnya. Kalibrasi otomatis terdiri dari suhu pemanas dan checker untuk gain dalam rangkaian komparatornya.
Kalibrasi adalah kegiatan untuk menentukan kebenaran konvensional nilai penunjukkan alat ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukurnya yang tertelusur ke satndar nasional dan atau internasional. Tertelusur maksudnya adalah karakter hasil pengukuran yang dapat dihubungkan ke standar yang sesuai, nasional dan atau internasional, melalui rantai pembandingan yang tidak terputus. Metode kalibrasi termometer dapat dilakukan dengan beberapa metode antara lain:
Metode Perbandingan yaitu pembandingan menunjukkan termometer (alat) dengan termometer standar. Hasil kalibrasi berupa 1) koreksi= standar- alat, 2) konstanta-konstanta dari persamaan polinomial interolasi untuk alat. Ketidakpastian untuk koreksi atau konstanta. Memerlukan media kalibrasi atau termometer standar.
Metode Titik Tetap yaitu media kalibrasi nerupa titik tetap (fixed point). Hasil kalibrasi = persamaan interpolasi. Umumnya untuk kalibrasi termometer standar.
Metode Simulasi yaitu digunakan untuk indikator suhu ( temperatur indicator). Membutuhkan daya standar (arus atau tegangan)
Adapun prosedur kalibrasi termometer digital dengan metode perbandingan sebagai berikut:
Pemeriksaan Skala( scale of value)
Temperatur yang diukur menggunakan termometer digital dapat dibaca secara langsung dari pembacaan dial dan nilai skala.

Kemampuan Baca Kembali (Repeatibility of Reading )
Tahap ini mengandung informasi dalam level yang dapat disensor oleh manusia dan/atau perangkat kendali. Jika keluaran diharapkan dapat dibaca oleh manusia, maka lebih sering berbentuk :
• gerakan relatif, misalnya jarum penunjuk skala atau gerakan gelombang pada osiloskop,
• digital, bentuk ini mempresentasikan angka-angka, misalnya odometer mobil, termometer digital dan sebagainya. Daya ulang pembacaan merupakan ukuran konsistensi pembacaan termometer yang dinyatakan sebagai standar deviasi yang diperoleh dari serangkaian pembacaan berulang dan perbedaan maksimum antar pembacaan tunggal berurutan. Termometer dengan unjuk kerja yang baik memiliki nilai standar deviasi yang tidak lebih dari 3 (tiga) kali resolusinya . Pengamatan daya ulang pembacaan harus dilaksanakan sedemikian hingga merefleksikan penggunaan termometer.

Ketidakpastian Termometer Digital
Perkiraan atau taksiran rentang dari nilai pengukuran dimana nilai sebenarnya dari besaran obyek yang diukur ( measurand ) terletak. Terdapat dua ketidakpastian yaitu: 1)Kaitan Antara Ketidakpastian Dan Kesalahan. 2) Ketidakpastian Memadukan Semua Kesalahan yang Diketahui Menjadi Suatu Rentang Tunggal
Faktor - Faktor Ketidakpastian
Setiap pengukuran pasti memunculkan sebuah ketidakpastian pengukuran, yaitu perbedaan antara dua hasil pengukuran. Timbulnya ketidakpastian dalam pengukuran menunjukkan ketidalksempurnaan manusia secara keseluruhan . Karena tidak adanya kebenaran mutlak di dunia ini. Sumber ketidakpastianlah yang turut memberikan kontribusi selain juga pada alat-alat bantu (kalibrator) yang digunakan untuk mengukur suhu juga resolusi alatnya, pengaruh lingkungan. sebenarnya. Ketidakpastian juga disebut kesalahan, sebab menunjukkan perbedaan antara nilai yang diukur dan nilai sebenarnya.
Hal ini bisa disebabkan oleh beberapa faktor. Faktor itu dibagi dalam 2 garis besar, yaitu ketidakpastian bersistem dan ketidakpastian acak.
Ketidakpastian bersistem
Kesalahan kalibrasi
Kesalahan dalam memberi skala pada saat alat ukur dibuat sehingga tiap kali alat itu digunakan, ketidakpastian selalu muncul dalam tiap pengukuran.
Kesalahan titik nol
Titik nol skala ukur tidak berimpit dengan titik nol jarum penunjuk alat ukur.
Kesalahan komponen alat
Sering terjadi pada pegas. Biasanya terjadi bila pegas sudah sering dipakai.
Gesekan
Kesalahan yang timbul akibat gesekan pada bagian-bagian alat yang bergerak.
Paralaks
Kesalahan posisi dalam membaca skala alat ukur.
Ketidakpastaian acak
Gerak Brown molekul udara
Menyebabkan jarum penunjuk skala alat ukur terpengaruh.
Frekuensi tegangan listrik
Perubahan pada tegangan PLN, baterai, atau aki.
Landasan yang bergetar
Adanya nilai skala terkecil dari alat ukur
Keterbatasan dari pengamat sendiri
Dalam memperkirakan besar ketidakpastian atau kesalahan dalam menetapkan nilai kuantitas sebagai hasil pengukuran, harus dibedakan antara dua golongan kesalahan: sistematis dan acak. Kesalah sistematis adalah kesalahan yang secara konsisten terulang apabila dilakukan pengulangan percobaan. Kesalahan kalibrasi sistem pengukuran atau suatu perubahan dalam sistem yang menyebabkan penunjuk menyimpang secara konsisten dari nilai kalibrasi merupakan kesalahan jenis ini.
Peralatan
Adapun peralatan yang digunakan dalam pengukuran dan kalibrasi termometer digital yaitu:
Termometer digital standard beserta sertifikat
Media kalibrasi yang terkalibrasi
Tabel konversi ASTM
Bak cairan
4. Persiapan
Sebelum melakukan kalibrasi diperlukan beberapa persiapan seperti berikut:
Semua spesifikasi termometer dicatat pada lembar kerja
Prinsip kerja kedua instrumen diperiksa terlebih dahulu
Sensor kedua termometer diposisikan pada jarak yang ideal
Tampilan termometer sedemikian rupa agar mudah dibaca
Tampilan termometer dibersihkan dari debu dan kotoran
Timbangan dipanaskan selama 30 menit
Dilakukan beberapa perulangan pengukuran
5. Prosedur
5.1 Pemeriksaan Skala:
Dipilih salah satu skala termometer untuk dilakukan percobaan
Dipastikan bahwa suhu telah steady dan dicatat pembacaan nilai nominal pada kolom 1
Secara berturut-turut bacaan alat dicatat ditulis pada kolom 2 dan standar pada kolom 3
Point 1 sampai 3 diulangi sebanyak 3 kali
Koreksi dihitung dengan rumus:
Q = Pstandar - Palat
Dimana:
Pstandar = pembacaan termometer digital standar
Palat = pembacaan termometer digital yang dikalibrasi
Error of specification dicatat
Koreksi minimum dicatat
Koreksi maksimum juga dicatat
Ditentukan nilai koreksi maksimum
Bila koreksi maksimum lebih besar dari toleransi spec alat, maka termometer digital yang dikalibrasi perlu adjust ulang atau repair

5.2 Kemampuan Baca Kembali
Dilakukan minimal 3 posisi, masing-masing sesuai dengan titik suhu yang kita harapkan ( Atau pembagian skalanya adalah 1/3, 2/3 dan skala penuh)
Dipastiakn pembacaan termometer digital telah stabil, mulai dilakukan pengukuran suhu dengan nilai nominal tertentu
Pembacaan alat dicatat pada kolom 2 dan pembacaan standar pada kolom 1
Point 1 dan 2 diulangi sampai 10 kali pembacaan
Koreksi dihitung dengan rumus:
Q = Pstandar - Palat
Dan dicatat pada kolom 3
Point 1 sampai 4 untuk titik selanjutnya
Dilakukan rata-rata koreksi
Standar deviasi dari koreksi maksimum dengan rumus σ= √(Σ(Di- (D)) ̅ )/(n-1)
Dimana :
Di= koreksi ke i
D = Rata-rata koreksi
N = jumlah koreksi
Dihitung eror regresi
Ketidakpastian standar dihitung dengan rumus:
UA1 = σmaks/√n
Dimana σmaks = standar deviasi maksimum koreksi
Ketidakpastian regresi UA2 dengan rumus:
UA2 = √(SSR/(n-2))
Dimana SSR = sum square residual
Ketidakpastian resolusi UB1 dengan rumus:
UB1 = (resolusi/2)/√3
Ketidakpastian termometer standart UB2 denagn rumus:
UB2 = a/k
Dimana a= ketidakpastian kalibrator ( termometer standar)
K = faktor cakupan
Ketidakpastian media kalibrasi UB3 dengan rumus:
UB3 = a/k

5.3 Ketidakpastian Termometer Digital
Dihitung besarnya Uc (ketidakpastian kombinasi ) dengan rumus
Uc = √(U_A1^2 ) 〖+ U〗_A2^2+ U_B1^2 〖+U〗_(B2 )^2+U_B3^2
Besarnya Veff ditentukasn dengan formulasi sebagai berikut:
Veff = 〖(Uc)〗^2/((Σ〖(Uc)〗^4)/vi)
Dengan tingkat kepercayaan CL = 95 %, faktor cakupan k
Ketidakpastian termometer Uexp dengan rumus:
Uexp = k. Uc
Dimana k= faktor cakupan
Uc = ketidakpastian kombinasi

Peralatan Percobaan
Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain:
Termometer digital
Termometer standar
Heater
Stopwatch

KECERDASAN BUATAN

Kecerdasan Buatan (bahasa Inggris: Artificial Intelligence atau AI) didefinisikan sebagai kecerdasan yang ditunjukkan oleh suatu entitas buatan. Sistem seperti ini umumnya dianggap komputer. Kecerdasan diciptakan dan dimasukkan ke dalam suatu mesin (komputer) agar dapat melakukan pekerjaan seperti yang dapat dilakukan manusia. Beberapa macam bidang yang menggunakan kecerdasan buatan antara lain :
1. Jaringan Syaraf Tiruan
Suatu jaringan saraf tiruan memproses sejumlah besar informasi secara paralel dan terdistribusi, hal ini terinspirasi oleh model kerja otak biologis. Beberapa definisi tentang jaringan saraf tiruan adalah sebagai berikut di bawah ini :
Hecht-Nielsend (1988) mendefinisikan sistem saraf buatan sebagai "Suatu neural network (NN), adalah suatu struktur pemroses informasi yang terdistribusi dan bekerja secara paralel, yang terdiri atas elemen pemroses (yang memiliki memori lokal dan beroperasi dengan informasi lokal) yang diinterkoneksi bersama dengan alur sinyal searah yang disebut koneksi. Setiap elemen pemroses memiliki koneksi keluaran tunggal yang bercabang (fan out) ke sejumlah koneksi kolateral yang diinginkan (setiap koneksi membawa sinyal yang sama dari keluaran elemen pemroses tersebut). Keluaran dari elemen pemroses tersebut dapat merupakan sebarang jenis persamaan matematis yang diinginkan. Seluruh proses yang berlangsung pada setiap elemen pemroses harus benar-benar dilakukan secara lokal, yaitu keluaran hanya bergantung pada nilai masukan pada saat itu yang diperoleh melalui koneksi dan nilai yang tersimpan dalam memori lokal".
Haykin, S. (1994), Neural Networks: A Comprehensive Foundation, NY, Macmillan, mendefinisikan jaringan saraf sebagai “Sebuah jaringan saraf adalah sebuah prosesor yang terdistribusi paralel dan mempuyai kecenderungan untuk menyimpan pengetahuan yang didapatkannya dari pengalaman dan membuatnya tetap tersedia untuk digunakan. Hal ini menyerupai kerja otak dalam dua hal yaitu: 1. Pengetahuan diperoleh oleh jaringan melalui suatu proses belajar. 2. Kekuatan hubungan antar sel saraf yang dikenal dengan bobot sinapsis digunakan untuk menyimpan pengetahuan.
Zurada, J.M. (1992), Introduction To Artificial Neural Systems, Boston: PWS Publishing Company, mendefinisikan sebagai “Sistem saraf tiruan atau jaringan saraf tiruan adalah sistem selular fisik yang dapat memperoleh, menyimpan dan menggunakan pengetahuan yang didapatkan dari pengalaman”.
DARPA Neural Network Study (1988, AFCEA International Press, p. 60) mendefinisikan jaringan syaraf buatan sebagai “Sebuah jaringan syaraf adalah sebuah sistem yang dibentuk dari sejumlah elemen pemroses sederhana yang bekerja secara paralel dimana fungsinya ditentukan oleh stuktur jaringan, kekuatan hubungan, dan pegolahan dilakukan pada komputasi elemen atau nodes”

Saat ini bidang kecerdasan buatan dalam usahanya menirukan intelegensi manusia, belum mengadakan pendekatan dalam bentuk fisiknya melainkan dari sisi yang lain. Pertama-tama diadakan studi mengenai teori dasar mekanisme proses terjadinya intelegensi. Bidang ini disebut ‘Cognitive Science’. Dari teori dasar ini dibuatlah suatu model untuk disimulasikan pada komputer, dan dalam perkembangannya yang lebih lanjut dikenal berbagai sistem kecerdasan buatan yang salah satunya adalah jaringan saraf tiruan. Dibandingkan dengan bidang ilmu yang lain, jaringan saraf tiruan relatif masih baru. Sejumlah literatur menganggap bahwa konsep jaringan saraf tiruan bermula pada makalah Waffen McCulloch dan Walter Pitts pada tahun 1943. Dalam makalah tersebut mereka mencoba untuk memformulasikan model matematis sel-sel otak. Metode yang dikembangkan berdasarkan sistem saraf biologi ini, merupakan suatu langkah maju dalam industri komputer.
Tidak ada dua otak manusia yang sama, setiap otak selalu berbeda. Beda dalam ketajaman, ukuran dan pengorganisasiannya. Salah satu cara untuk memahami bagaimana otak bekerja adalah dengan mengumpulkan informasi dari sebanyak mungkin scan otak manusia dan memetakannya. Hal tersebut merupakan upaya untuk menemukan cara kerja rata-rata otak manusia itu. Peta otak manusia diharapkan dapat menjelaskan misteri mengenai bagaimana otak mengendalikan setiap tindak tanduk manusia, mulai dari penggunaan bahasa hingga gerakan.
Walaupun demikian kepastian cara kerja otak manusia masih merupakan suatu misteri. Meski beberapa aspek dari prosesor yang menakjubkan ini telah diketahui tetapi itu tidaklah banyak.



Beberapa aspek-aspek tersebut, yaitu :
a. Tiap bagian pada otak manusia memiliki alamat, dalam bentuk formula kimia, dan sistem saraf manusia berusaha untuk mendapatkan alamat yang cocok untuk setiap akson (saraf penghubung) yang dibentuk.
b. Melalui pembelajaran, pengalaman dan interaksi antara sistem maka struktur dari otak itu sendiri akan mengatur fungsi-fungsi dari setiap bagiannya.
c. Axon-axon pada daerah yang berdekatan akan berkembang dan mempunyai bentuk fisik mirip, sehingga terkelompok dengan arsitektur tertentu pada otak.
d. Axon berdasarkan arsitekturnya bertumbuh dalam urutan waktu, dan terhubung pada struktur otak yang berkembang dengan urutan waktu yang sama.
Berdasarkan keempat aspek tersebut di atas dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa otak tidak seluruhnya terbentuk oleh proses genetis. Terdapat proses lain yang ikut membentuk fungsi dari bagian-bagian otak, yang pada akhirnya menentukan bagaimana suatu informasi diproses oleh otak.
Elemen yang paling mendasar dari jaringan saraf adalah sel saraf. Sel-sel saraf inilah membentuk bagian kesadaran manusia yang meliputi beberapa kemampuan umum. Pada dasarnya sel saraf biologi menerima masukan dari sumber yang lain dan mengkombinasikannya dengan beberapa cara, melaksanakan suatu operasi yang non-linear untuk mendapatkan hasil dan kemudian mengeluarkan hasil akhir tersebut.
Dalam tubuh manusia terdapat banyak variasi tipe dasar sel saraf, sehingga proses berpikir manusia menjadi sulit untuk direplikasi secara elektrik. Sekalipun demikian, semua sel saraf alami mempunyai empat komponen dasar yang sama. Keempat komponen dasar ini diketahui berdasarkan nama biologinya yaitu, dendrit, soma, akson, dan sinapsis. Dendrit merupakan suatu perluasan dari soma yang menyerupai rambut dan bertindak sebagai saluran masukan. Saluran masukan ini menerima masukan dari sel saraf lainnya melalui sinapsis. Soma dalam hal ini kemudian memproses nilai masukan menjadi sebuah output yang kemudian dikirim ke sel saraf lainnya melalui akson dan sinapsis.
Penelitian terbaru memberikan bukti lebih lanjut bahwa sel saraf biologi mempunyai struktur yang lebih kompleks dan lebih canggih daripada sel saraf buatan yang kemudian dibentuk menjadi jaringan saraf buatan yang ada sekarang ini. Ilmu biologi menyediakan suatu pemahaman yang lebih baik tentang sel saraf sehingga memberikan keuntungan kepada para perancang jaringan untuk dapat terus meningkatkan sistem jaringan saraf buatan yang ada berdasarkan pada pemahaman terhadap otak biologi.
Sel saraf-sel saraf ini terhubung satu dengan yang lainnya melalui sinapsis. Sel saraf dapat menerima rangsangan berupa sinyal elektrokimiawi dari sel saraf-sel saraf yang lain. Berdasarkan rangsangan tersebut, sel saraf akan mengirimkan sinyal atau tidak berdasarkan kondisi tertentu. Konsep dasar semacam inilah yang ingin dicoba para ahli dalam menciptakan sel tiruan.

2. Logika Fuzzy (Fuzzy Logics),
Logika Fuzzy adalah peningkatan dari logika Boolean yang berhadapan dengan konsep kebenaran sebagian. Di mana logika klasik menyatakan bahwa segala hal dapat diekspresikan dalam istilah binary (0 atau 1, hitam atau putih, ya atau tidak), logika fuzzy menggantikan kebenaran boolean dengan tingkat kebenaran.
Logika Fuzzy memungkinkan nilai keanggotaan antara 0 dan 1, tingkat keabuan dan juga hitam dan putih, dan dalam bentuk linguistik, konsep tidak pasti seperti "sedikit", "lumayan", dan "sangat". Dia berhubungan dengan set fuzzy dan teori kemungkinan. Dia diperkenalkan oleh Dr. Lotfi Zadeh dari Universitas California, Berkeley pada 1965.

3. Algoritma Genetik (Genetic Algorithms)
Algoritma genetik adalah teknik pencarian yang di dalam ilmu komputer untuk menemukan penyelesaian perkiraan untuk optimisasi dan masalah pencarian. Algoritma genetik adalah kelas khusus dari algoritma evolusioner dengan menggunakan teknik yang terinspirasi oleh biologi evolusioner seperti warisan, mutasi, seleksi alam dan rekombinasi (atau crossover)
Algoritma Genetik pertama kali dikembangkan oleh John Holland pada tahun 1970-an di New York, Amerika Serikat. Dia beserta murid-murid dan teman kerjanya menghasilkan buku berjudul "Adaption in Natural and Artificial Systems" pada tahun 1975.
Algoritma Genetik khususnya diterapkan sebagai simulasi komputer dimana sebuah populasi representasi abstrak (disebut kromosom) dari solusi-solusi calon (disebut individual) pada sebuah masalah optimisasi akan berkembang menjadi solusi-solusi yang lebih baik. Secara tradisional, solusi-solusi dilambangkan dalam biner sebagai string '0' dan '1', walaupun dimungkinkan juga penggunaan penyandian (encoding) yang berbeda. Evolusi dimulai dari sebuah populasi individual acak yang lengkap dan terjadi dalam generasi-generasi. Dalam tiap generasi, kemampuan keseluruhan populasi dievaluasi, kemudian multiple individuals dipilih dari populasi sekarang (current) tersebut secara stochastic (berdasarkan kemampuan mereka), lalu dimodifikasi (melalui mutasi atau rekombinasi) menjadi bentuk populasi baru yang menjadi populasi sekarang (current) pada iterasi berikutnya dari algoritma.

4. Robotika (Robotics)
Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan). Robot biasanya digunakan untuk tugas yang berat, berbahaya, pekerjaan yang berulang dan kotor. Biasanya kebanyakan robot industri digunakan dalam bidang produksi. Penggunaan robot lainnya termasuk untuk pembersihan limbah beracun, penjelajahan bawah air dan luar angkasa, pertambangan, pekerjaan "cari dan tolong" (search and rescue), dan untuk pencarian tambang. Belakangan ini robot mulai memasuki pasaran konsumen di bidang hiburan, dan alat pembantu rumah tangga, seperti penyedot debu, dan pemotong rumput.
Ketika para pencipta robot pertama kali mencoba meniru manusia dan hewan, mereka menemukan bahwa hal tersebut sangatlah sulit; membutuhkan tenaga penghitungan yang jauh lebih banyak dari yang tersedia pada masa itu. Jadi, penekanan perkembangan diubah ke bidang riset lainnya. Robot sederhana beroda digunakan untuk melakukan eksperimen dalam tingkah laku, navigasi, dan perencanaan jalur. Teknik navigasi tersebut telah berkembang menjadi sistem kontrol robot otonom yang tersedia secara komersial; contoh paling mutakhir dari sistem kontrol navigasi otonom yang tersedia sekarang ini termasuk sistem navigasi berdasarkan-laser dan VSLAM (Visual Simultaneous Localization and Mapping) dari ActivMedia Robotics dan Evolution Robotics.
Ketika para teknisi siap untuk mencoba robot berjalan kembali, mereka mulai dengan heksapoda dan platform berkaki banyak lainnya. Robot-robot tersebut meniru serangga dan arthropoda dalam bentuk dan fungsi. Tren menuju jenis badan tersebut menawarkan fleksibilitas yang besar dan terbukti dapat beradaptasi dengan berbagai macam lingkungan, tetapi biaya dari penambahan kerumitan mekanikal telah mencegah pengadopsian oleh para konsumer. Dengan lebih dari empat kaki, robot-robot ini stabil secara statis yang membuat mereka bekerja lebih mudah. Tujuan dari riset robot berkaki dua adalah mencapai gerakan berjalan menggunakan gerakan pasif-dinamik yang meniru gerakan manusia. Namun hal ini masih dalam beberapa tahun mendatang.
Masalah teknis lain yang menghalangi penerapan robot secara meluas adalah kompleksitas penanganan obyek fisik dalam lingkungan alam yang tetap kacau. Sensor taktil dan algoritma penglihatan yang lebih baik mungkin dapat menyelesaikan masalah ini. Robot Online UJI dari University Jaume I di Spanyol adalah contoh yang bagus dari perkembangan yang berlaku dalam bidang ini.
Belakangan ini, perkembangan hebat telah dibuat dalam robot medis, dengan dua perusahaan khusus, Computer Motion dan Intuitive Surgical, yang menerima pengesahan pengaturan di Amerika Utara, Eropa dan Asia atas robot-robotnya untuk digunakan dalam prosedur pembedahan minimal. Otomasi laboratorium juga merupakan area yang berkembang. Di sini, robot benchtopdigunakan untuk memindahkan sampel biologis atau kimiawi antar perangkat seperti inkubator, berupa pemegang dan pembaca cairan. Tempat lain dimana robot disukai untuk menggantikan pekerjaan manusia adalah dalam eksplorasi laut dalam dan eksplorasi antariksa. Untuk tugas-tugas ini, bentuk tubuh artropoda umumnya disukai. Mark W. Tilden dahulunya spesialis Laboratorium Nasional Los Alamos membuat robot murah dengan kaki bengkok tetapi tidak menyambung, sementara orang lain mencoba membuat kaki kepiting yang dapat bergerak dan tersambung penuh.
Robot bersayap eksperimental dan contoh lain mengeksploitasi biomimikri juga dalam tahap pengembangan dini. Yang disebut "nanomotor" dan "kawat cerdas" diperkirakan dapat menyederhanakan daya gerak secara drastis, sementara stabilisasi dalam penerbangan nampaknya cenderung diperbaiki melalui giroskop yang sangat kecil. Dukungan penting pekerjaan ini adalah untuk riset militer teknologi pemata-mataan.
Robot memiliki berbagai macam konstruksi, diantaranya adalah:
o Robot Mobil atau Mobile Robot
Adalah konstruksi robot yang ciri khasnya adalah mempunyai aktuator berupa roda untuk menggerakkan keseluruhan badan robot tersebut, sehingga robot tersebut dapat melakukan perpindahan posisi dari satu titik ke titik yang lain.
Robot mobil ini sangat disukai bagi orang yang mulai mempelajari robot. Hal ini karena membuat robot mobil tidak memerlukan kerja fisik yang berat. Untuk dapat membuat sebuah robot mobile minimal diperlukan pengetahuan tentang mikrokontroler dan sensor-sensor elektronik.
Base robot mobil dapat dengan mudah dibuat dengan menggunakan plywood /triplek, akrilik sampai menggunakan logam ( aluminium ). Robot mobil dapat dibuat sebagai pengikut garis ( Line Follower ) atau pengikut dinding ( Wall Follower ) ataupun pengikut cahaya.
o Robot Manipulator ( tangan )
Robot ini hanyak memiliki satu tangan seperti tangan manusia yang fungsinya untuk memegang atau memindahkan barang, contoh robot ini adalah robot las di Industri mobil, robot merakit elektronik dll.
o Robot Humanoid
Robot yang memiliki kemampuan menyerupai manusia, baik fungsi maupun cara bertindak, contoh robot ini adalah Ashimo yang dikembangkan oleh Honda. Robot adalah sebuah alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik, baik menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan terlebih dulu (kecerdasan buatan). Robot biasanya digunakan untuk tugas yang berat, berbahaya, pekerjaan yang berulang dan kotor. Biasanya kebanyakan robot industri digunakan dalam bidang produksi. Penggunaan robot lainnya termasuk untuk pembersihan limbah beracun, penjelajahan bawah air dan luar angkasa, pertambangan, pekerjaan “cari dan tolong” (search and rescue), dan untuk pencarian tambang. Belakangan ini robot mulai memasuki pasaran konsumen di bidang hiburan, dan alat pembantu rumah tangga, seperti penyedot debu, dan pemotong rumput.
o Flying Robot
Robot yang mampu terbang, robot ini menyerupai pesawat model yang deprogram khusus untuk memonitor keadaan di tanah dari atas, dan juga untuk meneruskan komunikasi.
o Robot Berkaki
Robot ini memiliki kaki seperti hewan atau manusia, yang mampu melangkah, seperti robot serangga, robot kepiting dll.
o Robot Jaringan
Adalah pendekatan baru untuk melakukan kontrol robot menggunakan jaringan internet dengan protokol TCP/IP. Perkembangan robot jaringan dipicu oleh kemajuan jaringan dan internet yang pesat. Dengan koneksi jaringan, proses kontrol dan monitoring, termasuk akuisisi data bila ada, seluruhnya dilakukan melalui jaringan. Keuntungan lain, koneksi ini bisa dilakukan secara nirkabel.
Di Indonesia, pengembang robot jaringan belum banyak, meski pengembang dan komunitas robot secara umum sudah banyak. Hal ini disebabkan tuntutan teknis yang jauh lebih kompleks. Salah satu robot jaringan yang sudah berhasil dikembangkan adalah LIPI Wireless Robot (LWR)[1] yang dikembangkan oleh Grup Fisika Teoritik dan Komputasi – GFTK LIPI.
Seperti ditunjukkan di LWR, seluruh proses kontrol dan monitoring bisa dilakukan melalui perambah internet. Lebih jauh, seluruh sistem dan protokol yang dikembangkan untuk LWR ini telah dibuka sebagai open-source dengan lisensi GNU Public License (GPL) di SourceForge dengan nama openNR[2].
o Under Water Robot (Robot dalam air)
Robot ini digunakan di bawah laut untuk memonitor kondisi bawah laut dan juga untuk mengambil sesuatu di bawah laut.Permainan Komputer (Games)













Bagian-bagian dalam gambar di atas ini dapat dijelaskan sebagai berikut :
a. Sistem Kontroler
Merupakan rangkaian elektronik yang setidak-tidaknya terdiri dari rangkaian prosesor ataupun mikrokontroler, signal conditioning untuk sensor (analog dan atau digital), dan driver untuk actuator. Bila diperlukan dapat dilengkapi dengan sistem monitor seperti seven segment, LCD (liquid crystal display), atau CRT (cathode ray-tube).
b. Mekanik Robot
Merupakan system mekanik yang dapat terdiri dari setidak-tidaknya sebuah fungsi. Jumlah fungsi gerak disebut sebagai derajat kebebasan atau degree of freedom (DOF). Sebuah sendi yang diwakili oleh sebuah gerak aktuator disebut sebagai satu DOF. Sedangkan derajat kebebasan pada struktur roda dan kaki diukur berdasarkan fungsi holomic atau nonholomic.
c. Sensor
Merupakan perangkat atau komponen yang bertugas mendeteksi (hasil) gerakan atau fenomena lingkungan yang diperlukan oleh sistem kontroler. Dapat dibuat dari sistem yang paling sederhana seperti sensor ON/OFF menggunakan limit switch, sistem analog, sistem bus parallel, sistem bus serial, hingga sistem mata kamera.
d. Aktuator
Merupakan perangkat elektromekanik yang menghasilkan daya gerakan. Dapat dibuat dari sistem motor listrik (motor DC (permanent magnet, brushless, shunt dan series), motor DC servo, motor DC stepper, ultrasonic motor, linear motor, torque motor, solenoid, dll.), system pneumatic (perangkat kompresi berbasis udara atau gas nitrogen), dan perangkat hidrolik (berbasis bahan cair seperti oli). Untuk meningkatkan tenaga mekanik aktuator atau torsi gerakan dapat dipasang sistem gearbox, baik sistem direct-gear (sistem lurus, sistem ohmic/worm-gear, planetary gear, dll.), spochet-chain (gir-rantai, gir-belt, ataupun system wire-roller, dll.).
e. Sistem Roda
Merupakan sistem mekanik yang dapat menggerakkan robot untuk berpindah posisi. Dapat terdiri dari sedikitnya sebuah roda penggerak (drive dan steer), dua roda differensial (kiri-kanan independen ataupun sistem belt seperti tank), tiga roda (synchro drive atau sisem holonomic), empat roda (Ackermann model / car like mobile robot ataupun sistem mecanum wheels) atupun lebih.
f. Sistem Kaki
Pada dasarnya sistem kaki adalah gerakan “roda” yang didesain sedemikian rupa hingga memiliki kemampuan gerak seperti mahluk hidup. Robot berjalan dengan sistem dua kaki atau biped robot memiliki struktur kaki seperti manusia setidak-tidaknya memiliki sendi-sendi yang mewakili pergelangan kaki, lutut, dan pinggul. Dalam kondisi yang ideal pergerakan pada pinggul dapat terdiri dari multi DOF dengan kemampuan gerakan memutar seperti orang menari. Demikian juga pada pergelangan kaki, idealnya adalah juga memiliki kemampuan gerakan polar. Untuk robot binatang (animaloid) seperti serangga, jumlah kaki dapat didesain lebih dari empat. Bahkan robot ular dapat memiliki DOF yang lebih dari 8 sesuai dengan panjang robot (ular) yang didefinisikan.
g. Sistem Tangan
Merupakan bagian atau anggota badan robot selain sistem roda atau kaki. Dalam konteks mobile robot, bagian tangan ini dikenal sebagai manipulator yaitu sistem gerak yang berfungsi untuk memanipulasi (memegang, mengambil, mengangkat, memindah, atau mengolah) obyek. Pada robot industri fungsi mengolah ini dapat berupa perputaran (memasang mur-baut, mengebor/drilling, milling, dll.), tracking (mengelas, membubut, dll.) ataupun mengaduk (control proses). Untuk robot tangan, desain sendi-lengan diukur berdasarkan DOF. Lengan dapat dibuat kaku / tegar (rigid) ataupun fleksibel (fleksibel manipulator). Sistem tangan memiliki bagian khusus yang disebut sebagai gripper atau grasper (pemegang). Untuk grasper yang didesain seperti jari manusia, derajat kebebasannya dapat terdiri lebih dari 16 DOF (3 DOF untuk jari kelingking, manis, tengah, telunjuk, dan 4 DOF untu jari jempol), tidak termasuk gerakan polar pada sendi pergelangan.
h. Sistem Kontrol Robot
Kontrol adalah bagian yang amat penting dalam robotik. Sistem robotik tanpa kontrol hanya akan menjadi benda mekatronik yang mati. Dalam sistem kontrol robotik terdapat dua bagian yaitu perangkat keras elektronik dalam perangkat lunak yang berisi program kemudi dan algoritma kontrol. Secara garis besar, suatu sistem robotik terdiri dari 3 bagian seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.






Dalam gambar di atas, kontrol adalah bagian yang tak terpisahkan dalam sistem robotik. Sistem control bertugas mengkolaborasikan sistem elektronik dan mekanik dengan baik agar mencapai fungsi seperti yang dikehendaki. Tanda dalam interseksi adalah posisi atau bagian dimana terjadi interaksi antara ketiga bagian itu. Misal, poros motor dan sendi pada mekanik berhubungan dengan rangkaian kontrolerdan rangkaian interface / driver ke motor, dan bagian program kontroler yang melakukan penulisan data ke alamat motor.
Sistem motor sendiri memiliki mekanisme kerja seperti yang diilustrasikan pada gambar berikut ini.










Tiga prosedur utama, yaitu baca sensor, memproses data sensor, dan mengirim sinyal aktuasi ke aktuator adalah tugas utama kontroler. Dengan membaginya menjadi tiga bagian maka seorang enginer akan lebih mudah dalam melakukan analisa tentang bagaimana kontroler yang didesainnya bekerja. Dalam aplikasi, prosedur “baca sensor” dapat terdiri dari berbagai teknik yang masing-masing membawa dampak kerumitan dalam pemprograman. Ada dua macam teknik yang digunakan kontroler dalam menghubungi sensor, yaitu polling dan interrupt. Teknik polling adalah prosedur membaca data berdasarkan pengamatan langsung yang dapat dilakukan kapan saja kontroler menghendaki. Sedang pada teknik interrupt, kontroler melakukan pembacaan jika sistem sensor melakukan interupsi yaitu dengan memberikan sinyal interrupt ke kontroler (via perangkat keras) agar kontroler (CPU) melakukan proses pembacaan. Selama tidak ada interrupt maka kontroler tidak akan mengakses sensor tersebut. Bagian yang berfungsi untuk memproses data sensor adalah bagian yang paling penting dalam program kontroler. Di sini berbagai algoritma kontrol mulai dari teknik klasik seperti kontrol P, I, dan D dapat diterapkan jika dikehendaki yang lebih pintar dan dapat beradaptasi dapat memasukkan berbagai algoritma control adaptive hingga teknik artificial intelligent seperti fuzzy kontrol, neural network, genetik algoritma, dll. Bagian ketiga, yaitu prosedur “tulis data” adalah bagian yang berisi pengalamatan ke aktuator untuk proses penulisan data. Data ini adalah sinyal aktuasi ke kontroler seperti berapa besar tegangan atau arus yang masuk ke motor, dsb. Untuk program kontroler sistem robotik yang melibatkan teknik komunikasi dengan dunia luar tidak termasuk dalam diagram seperti yang telah diterangkan melalui gambar di atas tadi. Namun demikian, segala aktifitas program yang berkenaan dengan koleksi atau penerimaa data dapat dimasukkan sebagai bagian “baca data / sensor”, sedang yang berhubungan dengan aktifitas pengiriman data dapat dikategorikan sebagai “tulis data”. Ini dimaksudkan untuk mempermudah analisa dalam desain program kontroler secara keseluruhan.

5. Permainan komputer (bahasa Inggris: computer game) adalah permainan video yang dimainkan pada komputer pribadi, dan bukan pada konsol permainan, maupun mesin ding-dong. Permainan komputer telah berevolusi dari sistem grafis sederhana sampai menjadi kompleks dan mutakhir. Namun, pasar permainan komputer di Amerika Serikat mulai menurun sejak tahun 1999.

SEJARAH KECERDASAN BUATAN

Pada awal abad 17, René Descartes mengemukakan bahwa tubuh hewan bukanlah apa-apa melainkan hanya mesin-mesin yang rumit. Blaise Pascal menciptakan mesin penghitung digital mekanis pertama pada 1642. Pada 19, Charles Babbage dan Ada Lovelace bekerja pada mesin penghitung mekanis yang dapat diprogram.
Bertrand Russell dan Alfred North Whitehead menerbitkan Principia Mathematica, yang merombak logika formal. Warren McCulloch dan Walter Pitts menerbitkan "Kalkulus Logis Gagasan yang tetap ada dalam Aktivitas " pada 1943 yang meletakkan pondasi untuk jaringan syaraf.
Tahun 1950-an adalah periode usaha aktif dalam AI. Program AI pertama yang bekerja ditulis pada 1951 untuk menjalankan mesin Ferranti Mark I di University of Manchester (UK): sebuah program permainan naskah yang ditulis oleh Christopher Strachey dan program permainan catur yang ditulis oleh Dietrich Prinz. John McCarthy membuat istilah "kecerdasan buatan " pada konferensi pertama yang disediakan untuk pokok persoalan ini, pada 1956. Dia juga menemukan bahasa pemrograman Lisp. Alan Turing memperkenalkan "Turing test" sebagai sebuah cara untuk mengoperasionalkan test perilaku cerdas. Joseph Weizenbaum membangun ELIZA, sebuah chatterbot yang menerapkan psikoterapi Rogerian.
Selama tahun 1960-an dan 1970-an, Joel Moses mendemonstrasikan kekuatan pertimbangan simbolis untuk mengintegrasikan masalah di dalam program Macsyma, program berbasis pengetahuan yang sukses pertama kali dalam bidang matematika. Marvin Minsky dan Seymour Papert menerbitkan Perceptrons, yang mendemostrasikan batas jaringan syaraf sederhana dan Alain Colmerauer mengembangkan bahasa komputer Prolog. Ted Shortliffe mendemonstrasikan kekuatan sistem berbasis aturan untuk representasi pengetahuan dan inferensi dalam diagnosa dan terapi medis yang kadangkala disebut sebagai sistem pakar pertama. Hans Moravec mengembangkan kendaraan terkendali komputer pertama untuk mengatasi jalan berintang yang kusut secara mandiri.
Pada tahun 1980-an, jaringan syaraf digunakan secara meluas dengan algoritma perambatan balik, pertama kali diterangkan oleh Paul John Werbos pada 1974. Tahun 1990-an ditandai perolehan besar dalam berbagai bidang AI dan demonstrasi berbagai macam aplikasi. Lebih khusus Deep Blue, sebuah komputer permainan catur, mengalahkan Garry Kasparov dalam sebuah pertandingan 6 game yang terkenal pada tahun 1997. DARPA menyatakan bahwa biaya yang disimpan melalui penerapan metode AI untuk unit penjadwalan dalam Perang Teluk pertama telah mengganti seluruh investasi dalam penelitian AI sejak tahun 1950 pada pemerintah AS.
Tantangan Hebat DARPA, yang dimulai pada 2004 dan berlanjut hingga hari ini, adalah sebuah pacuan untuk hadiah $2 juta dimana kendaraan dikemudikan sendiri tanpa komunikasi dengan manusia, menggunakan GPS, komputer dan susunan sensor yang canggih, melintasi beberapa ratus mil daerah gurun yang menantang.

elastic sensing elements

ELASTIC SENSING ELEMENTS
Disusun untuk melengkapi tugas Sistem Kalibrasi dan Kontrol
Oleh kelompok VI
KELAS B
ANUGRAH ASWIN ADI S. 2408100062
LUSTYYAH ULFA 2408100064
SUNARTO 2408100066
FISTA RACHMA D. 2408100068
SOFYAN ADE PRATAMA 2408100070
SARWENING TRYAS A. 2408100072

JURUSAN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Beberapa material untuk sensing element suatu sensor mekanis terus dikembangkan.Salah satu contohnya adalah elemen elastis seperti alat baja, stainless steel, aluminium atau tembaga berilium sebagai bahan utama sensor untuk pengukuran beban, tegangan, regangan ataupun deformasi dari suatu struktur. Khusus dalam bidang Mechanical Engineering, Structural Engineering, dan Sport Engineering kebutuhan akan sensor yang relatif ringan serta mudah dalam penggunaannya terus berkembang. Kebutuhan akan sensor yang fleksibel juga sangat meningkat khususnya di bidang Human Engineering, Welfare Engineering serta Medical Engineering. Karena Sensor dan transduser merupakan peralatan atau komponen yang mempunyai peranan penting dalam sebuah sistem pengaturan otomatis. Ketepatan dan kesesuaian dalam memilih sebuah sensor akan sangat menentukan kinerja dari sistem pengaturan secara otomatis.
Adapun salah satu bentuk aplikasi elemen sensing elements yaitu merancang bangun load cell sebagai sensor gaya pada system uji. Penggunaan aplikasi ini disebabkan oleh kebutuhan sensor pada sistem uji akan terus meningkat dan semakin rumit sejalan dengan kemajuan teknologi pengujian dan semakin bertambahnya jenis uji yang dibutuhkan industri. Load cell adalah sebuah transducer gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja untuk menentukan tegangan mekanis didasarkan pada hasil penemuan Robert Hooke, bahwa hubungan antara tegangan mekanis dan deformasi yang diakibatkan disebut regangan. Metode yang digunakan dengan menempelkan strain gauge pada load cell.

1.2 Tujuan
Memahami definisi dari elastic sensing elements
Mengetahui model dinamik sistem elastic sensing elements
Mengenal dan memahami aplikasi dari sensor induktif

Permasalahan
Apa pengertian dari elastic sensing elements?
Apa saja model dinamik dari elastic sensing elements?
Apa saja dan bagaimana aplikasi yang menggunakan sensor induktif ?

BAB II
DASAR TEORI

KARAKTERISTIK ELASTIC SENSING ELEMENTS
Elastic Sensing Elements
Penginderaan elastis unsur-unsur yang mengubah tekanan ke perpindahan jarak (x), dan yang dirancang untuk digunakan dalam alat pengukur tekanan, dan alat pengukur tekanan vakum. Sensor elastik ini biasanya digunakan untuk mengukur torsi, tekanan, dan percepatan, dimana berkaitan dengan gaya. Secara matematis dapat dituliskan sebagai persamaan berikut:

τ=F x s
P= F/A
a= F/m

Dalam sistem pengukuran yang menggunakan elastic element, akan diikuti dengan pergeseran sensor untuk kedua kalinya, seperti: potensiometer, strain gauge, LVDT, yang dimana mengubah regangan menjadi sinyal elektrik. Pergeseran tersebut dapat terjadi baik secara translasi maupun rotasi.
Elastic sensing elements menghubungkan massa dan redaman sebagaimana karakeristik pegas. Berikut karakteristik dari elemen penginderaan elastis ditentukan berdasarkan:
Nominal Perpindahan, Nilai perpindahan dari titik acuan, karena efek tekanan nominal.
Non-linearitas karakteristik elastis, Perbedaan antara karakteristik elastis ke depan dan karakteristik linier konvensional.
Histeresis, Perbedaan antara nilai-nilai perpindahan dari titik acuan nilai untuk suatu tekanan, diperoleh untuk menurunkan dan meningkatkan tekanan.
Sensitivitas, Quotient dari peningkatan nilai perpindahan dari titik acuan dan peningkatan tekanan yang sesuai.
Perubahan posisi awal, Pemindahan dari posisi awal setelah elastis unsur penginderaan telah diserahkan kepada tekanan nominal, untuk tekanan overload, atau tekanan lain selama jangka waktu tertentu.
Stabilitas karakteristik elastis. Bakat dari elemen penginderaan elastis untuk mempertahankan karakteristik elastis konstan. Bentuk elemen elastis yang digunakan dalam sel beban tergantung pada sejumlah faktor termasuk berbagai kekuatan yang harus diukur, batas-batas dimensi, kinerja akhir dan biaya produksi.

Elastic sensing element memiliki keterkaitan dengan massa (inertance) dan redaman (resistensi) sebagaimana karakteristik pada suatu pegas. Jika sistem dinamika massa-pegas-gaya damper dianalisis, maka dapat ditampilkan sebagai fungsi transfer orde dua
Bahan yang digunakan untuk elemen elastis biasanya alat baja, stainless steel, aluminium atau tembaga berilium, tujuannya menjadi bahan yang menunjukkan hubungan linear antara tekanan (gaya yang diberikan) dan regangan (output) dengan histeresis dan rendah rendah merayap di jangkauan kerja. Ada juga harus tingkat tinggi antara gaya pengulangan siklus untuk memastikan bahwa beban sel adalah alat pengukur dapat diandalkan. Untuk mencapai itu karakteristik ini biasanya subjek material heat treatment khusus. Ini mungkin termasuk sub-nol siklus heat treatment untuk mencapai stabilitas maksimum.
Satuan Pengukuran
Unit pengukur tekanan adalah pascal , Pa. Ketika menerapkan Rekomendasi ini, kelipatan dari pascal, menurut aturan SI Sistem Internasional, berwenang, terutama kelipatan berikut: kPa, MPa dan GPa. Bar dan sub-kelipatan dan kelipatan, terutama mbar, berwenang sejauh mereka yang diakui oleh peraturan nasional, dan menunggu keputusan internasional pada penggunaan perpindahan linear dapat dinyatakan dalam milimeter, mm, perpindahan sudut dalam derajat.
Model Dinamik Elastic elements
Linear Accelometer
Sensor yang mendeteksi percepatan disebut accelerometers. Perangkat ini memanfaatkan instrumented pegas-massa "seismik" struktur yang dapat dipahami dengan menggunakan hukum Newton. Acclerometers mendeteksi gerakan suatu objek atau titik dalam ruang inersia. Catatan bahwa ini berbeda dari perpindahan-jenis sensor yang merasakan gerak relatif antara dua titik. Menariknya, perpindahan-jenis elemen sensing diperlukan accelerometers untuk memberikan suatu ukuran pemindahan atau kekuatan, yang kemudian dapat digunakan untuk menduga percepatan. Elemen dasar dari setiap accelerometer adalah massa seismik, m, dalam casing yang melekat pada objek test. Struktur elastis (misalnya, pegas) yang mendukung massa dan perpindahan unsur-sensing digunakan untuk menyimpulkan gaya yang dibutuhkan untuk memberikan massa seismik gerakan yang sama sebagai objek pengujian.

Pressure Sensor
Sebuah sensor tekanan, atau tekanan pemancar, digunakan untuk mengukur tekanan gas atau cairan. Mereka dirancang untuk memantau perubahan-perubahan dalam tekanan dan sering terhubung ke perangkat keselamatan yang mengaktifkan menutup-off switch. Sensor-sensor tekanan menggunakan pembacaan tekanan untuk mengirim pesan ke mekanisme lain. Sensor-sensor tekanan mampu memantau secara akurat tekanan cairan dan dapat menjadi alternatif murah mengalir sensor. Sensor-sensor tekanan digunakan dalam instrumen cuaca, pesawat terbang, dan mobil. Mereka juga memonitor mesin dalam berbagai jenis mesin. Ada lima jenis sensor tekanan: absolute, gauge, vakum, diferensial, dan disegel. Absolute sensor mengukur tekanan relatif terhadap O PSI, tekanan vakum sempurna. Gauge sensor, dalam perbandingan, dapat dikalibrasi untuk mengukur tekanan relatif terhadap tekanan atmosfer pada lokasi tertentu. Gauge sensor yang paling umum dari lima jenis sensor tekanan. Vacuum sensor digunakan untuk mengukur tekanan yang lebih kecil dari tekanan atmosfer setempat, sementara perbedaan sensor mengukur perbedaan antara dua atau lebih tekanan masukan di unit. Jenis terakhir sensor, disegel, adalah sama dengan gauge sensor, kecuali bahwa tekanan ukuran relatif terhadap tekanan di permukaan laut, 16,4 PSI.


Gambar Pressure sensor
Angular accelometer
Suatu alat yang mengukur laju perubahan kecepatan sudut antara dua objek di bawah pengamatan. pengukur kecepatan sudut digunakan terutama untuk mengimbangi kejutan dan getaran sudut dalam baca / tulis disk kepala majelis. Perangkat ini mirip dengan pengukur kecepatan linier dalam hal desain, fabrikasi, dan pembacaan yang dirancang dengan nol pendulosity (yaitu, pusat gravitasi terletak di pusat massa dukungan pegas), dan sesuai dengan gerak rotasi namun kaku dengan terhadap gerakan linier.
Rotary adalah pengukur kecepatan untuk mengukur komponen dengan berprinsip gerak rotasi. Alat ini serupa juga mempekerjakan suatu massa seismik instrumented memiliki momen inersia dan derajat kebebasan rotasi atau menggunakan dua polaritas yang berlawanan dengan jarak pengukur kecepatan linier terpisah di adiameter untuk mengukur komponen-komponen percepatan tangensial . Namun, ini sulit untuk benar-benar membangun karena komponen translasi sering dapat membuat komponen rotasi tomeasure sulit. Efek ini disebut sebagai cross-talk.Torque sensor.

Adapun gambar model dinamik dari elastic sensing elements untuk pengukuran percepatan linier, torsi, tekanan dan percepatan angular ditunjukkan sebagai berikut. Keempat model dinamiknya ditunjukkan dengan diferensial orde kedua dan sebagai fungsi transfers.



Gambar a.
Gambar di atas menunjukkan model dinamis untuk mengukur elemen-elemen elastis linier akselerasi, torsi, tekanan dan percepatan sudut. Dinamika dari semua empat unsur diwakili oleh orde kedua persamaan diferensial dan fungsi transfer. Sosok memberikan nilai-nilai kondisi mapan gain K, ωn frekuensi alami dan redaman ξ rasio untuk tiap jenis sensor. Persamaan diferensial untuk sensor torsi adalah analog dengan persamaan untuk gaya sensor; persamaan torsi melibatkan gerak rotasi sedangkan gaya melibatkan persamaan gerak translasi. Berikut sebuah input torsi T ditentang oleh pegas torsi cθ dan torsi redaman b2; yang dihasilkan tidak seimbang torsi adalah sama dengan produk momen inersia dan percepatan sudut saya 3. Di sensor tekanan, tekanan P input menghasilkan tenaga AP atas wilayah A dari bellow yang ditentang oleh bellow gaya pegas kx dan gaya redaman λ x.
Model konseptual accelerometer yang ditunjukkan pada Gambar a, adalah sebuah casing yang mengandung sebuah 'seismik' massa yang bergerak pada panduan gesekan rel melawan pegas. Jika casing diberi percepatan a, maka massa m mengalami gaya inersia ma dalam arah yang berlawanan. Ini adalah gaya yang sama ketika pengemudi mobil dilemparkan ke belakang terhadap kursinya sebagai akibat dari mobil yang dipercepat, atau terlempar ke depan selama pengereman mendadak. Gaya ini ditentang oleh gaya pegas kx, di mana x adalah perpindahan massa relatif terhadap casing. Di bawah kondisi tunak pada t = 0 - ini dua kekuatan
berada dalam kesetimbangan, jadi:

ma0-= kx0-

dalam keadaan steady state,
K=(x0-)/(a0-)= m/k=1/(x_n^2 )

Jika percepatan input tiba-tiba ditingkatkan menjadi pada waktu t = 0 -, maka kekuatan bekerja pada massa tidak lagi dalam keseimbangan dan massa bergerak relatif terhadap casing, yaitu percepatan kecepatan x dan y adalah non-nol. Resultan gaya yang tidak seimbang adalah ma - kx - λ x, memberikan:
ma - kx - λ x = mx
mx + λ x + kx = ma
dengan catatan bahwa percepatan x dari massa relatif berbeda dengan percepatan a.
Pada gambar b di bawah ini ditunjukkan empat penggunaan praktis elastic sensing element

Gambar b. Practical elastic sensing elements menggunakan strain gauge
cantilever load cell
Pillar load cell
Torque sensor
Unblonded strain gauge accelerometer
Pada Cantilever atau load cell, aplikasi gaya F menyebabkan cantilever tertekuk sehingga permukaan atas tegangan +e dan permukaan bawahnya sama dengan kompresi tegangan –e. Besarnya strain =

Dimana modulus Young untuk bahan cantilever dan komponen lainnya ditunjukkan pada gambar b.Strain gauge 1 dan 3 yang dapat diregangkan +e,sehingga resistan menjadi bertambah R. Gauge 2 dan 4 sebagai kompresi tegangan –e,menyebabkan resistansi berkurang.

Berdasar gambar b,batang silinder sebagai torsi sensing element.Aplikasi torsi yang dihasilkan sebagai suatu potogan tegangan ∅ yang terletak pada potongan dan hubungan tegangan serta kompresi tegangan pada permukaan tekukan. Gauge 1 dengan sudut 45o pada sumbu axis,dimana tarikan tegangan memilki nilai +e maksimum dan gauge 2 dengan sudut -45o pada sumbu axis dimana kompresi tegangan maksimum –e. Gauge 3 dan 4 memilki sudut yang sama pada sisi lain batang dan nilai tegangan +e dan –e. Tegangan maksimumnya:

Dimana s adalah modulus geser dan a adalah lebar batang.
Diagram sederhana accelerometer menggunakan empat tegangan tak terikat gauge seperti gambar b bagian d.Jarak antara massa seismic dan casing diisicairan untuk peredaman.Jika casing diberi percepatan a, lalu hasil perindahan massa seismic m relative adalah=

Dimana k adalah kekakuan dari strain gauge. Gauge 1 dan 3 mengalami pemendekan dari L sampai L-x. Tarikan tegangan pada gauge 1 dan 3 naik dari eo + e, dan gauge 2 dan 4 menurun dari e0- e.dimana:

Keempat gauge dihubungkan dengan jembatan wheatstone didapatkan:

Pada gambar c,ditunjukkan elastic pressure elements. Pipa (7)-(9) berkarakteristik kekakuannya rendah dan frekuensi alaminya uga rendah tetapi sensitivitas perpindahan besar. Membran,diafragma dan tabung (1)-(5) adalah kekakuannya rendah dengan frekuensi alami yang tinggi tetapi rendah pada sensitivitas perpindahan.
Bentuk persamaan diafragma lingkaran datar,penjepitnya berada di dalam lingkaran, seperti gambar c bagian b.Terlhat adanya hubungan tekanan dan pusat defleksi yc dengan fubngsi non linier tetapi ketidaklinierannya dapat diminimalkan dengan perbandingan yc/t.
Jika ketidaklinierannya dibatasi maksimum 1 %,didapatkan:


APLIKASI PENGGUNAAN ELASTIC SENSING ELEMENT
Aplikasi dari penggunaan elastic sensing element adalah merancang bangun load cell sebagai sensor gaya pada system uji. Load cell adalah sebuah transducer gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, untuk menentukan tegangan mekanis didasarkan pada hubungan antara tegangan mekanis dan deformasi yang diakibatkan disebut regangan. Regangan ini terjadi pada lapisan kulit dari material sehingga untuk mengukurnya menggunakan sensor regangan atau strain gage. Di bawah ini adalah contoh gambar strain gauge satu sumbu.



Gambar strain gauge satu sumbu




RANCANG BANGUN LOAD CELL KAPASITAS 100 kN

Optimasi bentuk dan dimensi load cell dilakukan dengan memperhatikan dimensi ruang yang tersedia serta gaya atau beban yang akan bekerja. Untuk keperluan analisis tegangan dilakukan menggunakan simulasi metoda elemen hingga (finite element method). Beban yang diberikan pada model adalah beban kerja tekan sesuai dengan peruntukannya, sehingga dapat diketahui daerah paling besar terjadi konsentrasi tegangan serta beban maksimum yang masih diijinkan.

Penampang load cell untuk beban kerja tekan dihitung dengan persamaan:
σ = F/A
σ = εE
dimana
σ = Tegangan
ε = Regangan
E = Modulus Elastisitas

Jika kedua persamaan di atas disubstitusi maka akan mennjadi seperti berikut
F/A = εE A = F/εE

Penampang load cell dibuat berbentuk cincin dengan maksud selain untuk memperbesar permukaan load cell juga untuk memudahkan komponen lain terpasang dalam satu sumbu. Sedangkan lubang ulir M-8 digunakan untuk menghubungkan load cell dengan choosen plate agar load cell lebih fleksibel dipasang pada peralatan uji.
Dan dapat digambarkan seperti pada gambar di bawah ini.


Gambar load cell untuk beban tekan

Untuk membuat load cell agar sesaui yang diharapakan, maka material yang digunakan adalah sebagai berikut:
Material yang dipilih adalah ASSAB 760, yang memiliki karakteristik mekanik
material sebagai berikut:
Tensile Strength = 65–80 kg/mm2
Yield Point = 35–45 kg/mm2
Elasticity Modul = 210.103 N/mm2
Perhitungan penampang load cell untuk beban rencana 100 kN, dengan regangan
yang diharapkan (ε) = 0,1 %, dilakukan dengan memasukan harga F, ε dan E pada persamaan:

A = F/εE
Menjadi seperti berikut :

= 100000N/(210000N/mm2.0,001)

= 476,190mm2

Kemudian diameter load cell dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
A = π/4(D2 – d2)
Jika diameter lobang load cell (d) diambil 28 mm, maka diameter load cell (D), dapat diperoleh dengan memasukan harga A dan d kepersamaan:
D = A/(π/4)+d2

Maka diperoleh diameter load cell (D) = 37,290 mm.

Dari persamaan σ = F/A
diperoleh harga tegangan yang bekerja pada beban maksimum:
dengan A = π/4(D2 – d2)
sehingga σ =160,826N / mm2
sedangkan dari persamaan σ = εE
ε = σ/E x 106µ
ε = 765,383µ

PEMASANGAN STRAIN GAGE
Pada pembebanan murni seperti tekan, tarik, bending dan puntir dalam praktek jarang terjadi secara sendiri-sendiri, melainkan bekerja secara bersama-sama. Untuk kasus pembebanan kombinasi seperti ini diperlukan cara pemasangan strain gage dan pemilihan konfigurasi jembatan yang tepat. Selain itu pengaruh temperatur disekeliling juga harus diperhatikan. Perubahan temperatur akan menyebabkan load cell mengerut atau mengembang dan efeknya akan terlihat pada regangan yang terbaca pada alat ukur. Jika tidak dilakukan kompensasi regangan akibat perubahan temperatur, maka regangan akibat pembebanan tidak dapat dibedakan dari regangan akibat temperatur. Akibatnya hasil pengukuran tidak dapat dijamin keabsahannya. Untuk mengatasi hal tersebut pada penempelan strain gage ini dipakai konfigurasi jembatan penuh, yang dalam hal ini regangan akibat momen bending dan temperatur jika ada akan ikut terukur selain regangan akibat beban tekan ataupun tarik.

SENSITIVITAS LOAD CELL
Sensitivitas load cell terhadap gaya yang bekerja dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:
Jika beban F diberikan maka regangan normal atau regangan longitudinal yang terjadi besarnya adalah:
F/A = εE
ε = F/AE

Sedang regangan transversal atau regangan lateral besarnya adalah:

Perubahan regangan yang terjadi ini sebanding dengan perubahan tahanan pada strain gage, sehingga dapat diukur dengan jembatan wheatstone seperti berikut ini:


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 dan tegangan eksitasi Vs, disebut sensitivitas load cell. Sedangkan harga Vo tergantung pada rasio R1 : R2 dan R3 : R4. Secara umum persamaannya adalah sebagai berikut:

Dalam keadaan setimbang:

Keadaan ini dicapai jika:




Maka :


Harga poison rasio (μ ) untuk baja adalah 0,30. Harga faktor gage (k ) untuk strain gage tipe FLA-6-11adalah 2,11.
Dengan demikian sensitivitas load cell adalah:

Artinya: Jika load cell diberi tegangan eksitasi (Vs) sebesar 1 Volt pada beban maksimum (10 ton), load cell akan mengeluarkan out put (Vo) sebesar 1,050 mV. Jika tegangan eksitasi (Vs) sebesar 5 Volt, maka out putnya sebesar 5,25 mV.

VERIFIKASI
Verifikasi dilakukan dengan cara mengukur besarnya regangan yang terjadi pada load cell ketika dibebani secara aktual, agar diketahui kesesuaian antara hasil perhitungan dalam perencanaan dengan hasil fabrikasi. Pengambilan material yang tidak sesuai dengan spesifikasinya atau kegagalan dalam fabrikasi yang tidak saja disebabkan oleh faktor manusia (human error) akan tetapi lebih disebabkan oleh ketidak presisian peralatan maupun peralatan ukur yang digunakan dalam fabrikasi adalah menjadi
penyebab utama ketidak sesuaian antara hasil perhitungan dalam perencanaan dengan hasil aktual dilapangan.
Metoda yang dilakukan untuk pengukuran regangan pada load cell adalah sebagai berikut:
a. Load Cell hasil fabrikasi diletakan pada mesin tekan 980 kN, Tipe KP 100, Merk Bley Geratebau Eschwege.

Gambar Verifikasi Load Cell Hasil Fabrikasi
b. Hubungkan pengkondisi sinyal dengan kalibrator menggunakan kabel load cell.

Gambar Hubungan Pengkondisi Sinyal & Kalibrator
c. 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:

Jika

Maka

Jika penunjukan tidak sesuai, maka program coefisient factor pada data pengkondisi
sinyal harus diubah.
e. Setelah prosedur 2 s/d 4 seslesai, selanjutnya kabel yang terhubung ke kalibrator
dilepas dan dihubungkan ke load cell hasil fabrikasi.


Gambar Hubungan Pengkondisi Sinyal & Load Cell Fabrikasi
f. 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.



Nilai regangan pada Tabel 1, adalah merupakan nilai yang sudah tidak lagi terpengaruh oleh adanya panas temperature kamar dan panjangnya kabel antara load cell dan peralatan pengkondisi sinyal, sehingga tidak perlu lagi dikoreksi perbedaan system kepekaan strain gage (gage factor) dan sistem alat, (device factor), oleh sebab koreksi kedua sistem tadi sudah dimasukan pada saat memprogram pengkondisi sinyal. Dari data hasil pengukuran regangan, untuk beban maksimum 100 kN adalah 669 μ. Sedangkan dari hasil perhitungan untuk beban 100 kN besarnya regangan adalah 765,838 μ. Disini terdapat selisih regangan sebesar 96,838 μ atau sekitar 12,64 %. Dari data hasil pengukuran untuk beban 100 kN tegangan yang terjadi pada load cell adalah:
σ = εE
σ = 210.103 N/mm2 669.10-6
σ = 140,49 N/mm2


Sedangkan dalam perhitungan desain tegangan yang terjadi adalah sebesar 160,82 N/mm2. Disini ada selisih tegangan sebesar 20,33 N/mm2. Dengan demikian dari hasil verifikasi didapat adanya ketidaksesuaian antara perhitungan desain dengan pengukuran beban 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.

KALIBRASI
Untuk dapat diaplikasikan sebagai sensor pada sistem uji, sensor hasil fabrikasi harus
dikalibrasi menggunakan peralatan kalibrasi yang tertelusur (traceable) ke standar
nasional maupun internasional.
Langkah-langkah kalibrasi:
a. Buat rangkaian sistem kalibrasi sedemikian rupa sehingga keseluruhan gaya
aksial dapat diterima secara merata, seperti ditunjukan pada gambar berikut ini.

Gambar rangkaian system kalibrasi

b. 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.

Gambar Rangkaian Kalibrasi Load Cell Standar Menggunakan Kalibrator

Oleh karena sensitivitas load cell standar 100 kN = 1,474 mv/v, Maka, Jika load cell diberi sinyal kalibrasi 1 mv/v, pengkondisi. sinyal harus menunjukan.
1/1,474 x 100kN = 67,84
Jika tidak, putar gain sampai pengkondisi sinyal menunjukan 67.84. Nolkan kalibrator, pengkondisi sinyal harus nol, jika tidak nolkan dan ulangi lagi hingga didapat harga yang diinginkan.
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 Rangkaian Kalibrasi Load Cell Fabrikasi

e. 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).
h. Lakukan pembebanan tahap demi tahap sebanyak tiga seri pembebanan, dengan tiap seri terdiri dari 10 taha pembebanan.
i. Catat data hasil kalibrasi.

KESIMPULAN
Dari hasil rancang bangun diatas dapat disimpulkan bahwa :
1. Teknologi rancang bangun load cell sudah harus dikembangkan pada sector 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).

BAB III
KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari karakteristik elastic sensing element beserta penggunaannya dalah sebagai berikut:
Sistem pengukuran menggunakan elastic sensing element disajikan dalam bentuk orde dua.
Model dinamik dari elastis element adalah: linear accelerometer, pressure sensor, Angular accelerometer, torque sensor.
Aplikasi dari elastis sensing element salah satunya adalah dalam load cell 9senor uji gaya)
Teknologi rancang bangun load cell sudah harus dikembangkan pada sector industri dalam negeri
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.
Elastic sensing element memiliki keterkaitan dengan massa (inertance) dan redaman (resistensi) sebagaimana karakteristik pada suatu pegas.

DAFTAR PUSTAKA
Fraden Jacob (2003).”Handbook of ModernSensors: Third edition”.California:Springer
http:// budiarjo.wordpress.com , dikunjungi pada 2 November 2009 15:34
http://proinstrumentation.blospot.com, dikunjungi pada 2 November 2009 15:35
http:// bahtera.org, dikunjungi pada 30 November 2009 21:40
Kilian (2002).” Modern Control Technology: Components and System. Second edition”.England:Delmar
P.Bentley John (2005). “Principle of Measurement System: Fourth edition”.England: Pretince Hall.
P.Bentley John (2005). “Principle of Measurement System: Third edition”.England: Longman House.