PRINSIP KERJA ALAT UKUR GAYA, TORSI, DAN DAYA

Transkripsi

1 PRINSIP KERJA ALAT UKUR GAYA, TORSI, DAN DAYA 1. ALAT UKUR GAYA Alat ukur gaya yang paling sederhana dan dapat mengukur secara langsung adalah dinamometer. Dalam laboratorium fisika, nama lain dari dinamometer adalah neraca pegas. Dinamometer (neraca pegas) ini juga biasa kita gunakan untuk mengukur berat, berat yang dimaksud di sini adalah gaya berat bukan massa Bagian-Bagian Dinamometer Adapun bagian-bagian dari dinamometer adalah gantungan, penunjuk skala, pegas, skala, batang, dan pengait. Fungsi dari masing-masing bagian tersebut adalah sebagai berikut : Gantungan : sebagai tempat untuk memegang dinamometer (neraca pegas) tersebut agar tidak mengganggu proses pengukuran. Skala : harga yang tertera dalam dinamometer (neraca pegas) yang menunjukkan hasil pengukuran Batang : merupakan bagian luar yang membungkus pegas sehingga menjadi system Pengait : sebagai tempat dimana benda diletakkan Pegas : bagian dari dinamometer (neraca pegas) yang sangat vital. Penunjuk sekala : bagian yang berfungsi untuk menunjukkan skala (hasil pengukuran) Gambar 1. dinamometer

2 Skala dalam Dinamometer ( Neraca Pegas ) Neraca pegas mempunyai dua baris skala, yaitu skalan (newton) dan g (gram). Untuk menimbang beban (benda),atur terlebih dahulu skala 0 (nol) dengan cara memutarsekrup pengatur skala. Setelah itu gantungkan benda pada pengait neraca. Selanjutnya, baca hasil pengukuran.kelebihan menimbang beban dengan neraca pegas yaitu dalam sekali menimbang benda dapat diketahui massa dan berat benda sekaligus. Prinsip Kerja Dinamometer ( Neraca Pegas ) Pada dasarnya dinamometer (neraca pegas) menggunakan pinsip yang mengikuti hukum Hooke yaitu: Gaya elastis sebagai penyebab getaran harmonis berbanding lurus dan berlawanan arah dengan simpangan. F = kx (1 Di sini k adalah suatu konstanta positif disebut tetapan pegas (spring constant). Satuan k adalah N/m; k menggambarkan kakunya suatu pegas. Hampir semua pegas memenuhi hukum Hooke diatas, selama simpangan x tidak terlalu besar. Catatan : kalau pegas ditekan maka x adalah negative. Dari gambar tersebut kita dapat menyimpulkan suatu persamaan: F = kx dan F = mg (2 Pada persamaan tersebut didapat variabel yang sama yaitu F maka: g = kx mg = kx m = x (3 dari persamaan itu g (percepatan gravitasi) dan k (konstanta pegas) dapat diabaikan karena variabel yang konstan, selama dalam keadaan pengaruh gravitasi sama dan memakai pegas yang sama. Jadi massa sebanding dengan simpangan yang dihasilkan oleh pegas tersebut.

3 Namun perlu diingat bahwa pembacaan skala yang terdapat pada dinamometer (neraca pegas) adalah perbandingan skala massa yang dihasilkan oleh simpangan pegas. Jadi pada keadaan gravitasi yang beda dan pegas yang beda maka skala massa tersebut tidak berlaku. Karena pada keadaan sebenarnya yang dibaca adalah beratnya jadi pembacaan pegas dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Maka dari itu, dalam beberapa dinamometer (neraca pegas) ada dua skala yaitu yang memakai satuan newton (N) dan gram (gr). 2. ALAT UKUR TORSI Torsi tester digunakan sebagai peralatan kontrol kualitas untuk men-tes atau meng-kalibrasi alat-alat kontrol torsi. Termasuk kunci pas elektronik, kunci pas klik, kunci pas dial, obeng listrik, obeng angin, obeng DC, nutrunner, dan obeng torsi. Alat ukur torsi tester canggih saat ini termasuk kemampuan mengukur searah putaran jarum jam dan berlawanan arah, mengkonversi ke 8 macam satuan ukur (In Oz, In Lb, Ft Lb atau Foot-pound force, Nm atau Newton metre, cnm, Kg Cm, g Cm, Kg fm), 3 mode pengoperasian (Peak, Peak pertama, Track), dan termasuk di dalamnya sertifikat National Institute of Standards and Technology (NIST) Komponen Transducer Transducer torsi, juga dikenal sebagai sel beban, adalah alat elektronik yang digunakan untuk mengubah gaya menjadi sinyal listrik. Proses perubahan ini tidak langsung dan terjadi dalam dua tahapan. Melalui pengaturan mekanis, gaya yang dikenali mengubah bentuk saring pengukur. Saring pengukur meng-konversi perubahan menjadi sinyal listrik. Sel beban biasanya terdiri dari empat saring pengukur dalam sebuah konfigurasi jembatan Wheatstone. Sel beban dari satu atau dua saring pengukur juga tersedia. Output sinyal listrik biasanya dalam urutan beberapa milli volt dan membutuhkan penguatan oleh instrument amplifier sebelum alat ini dapat digunakan. Output dari transducer dicolokkan ke sebuah algoritma untuk mengalkulasi gaya yang diberikan kepada transducer. Ada

4 beberapa macam tipe yang tersedia untuk transducer torsi. Rotari, stationary (reaksi), dan inline digunakan untuk kalibrasi dan tujuan audit yang berbeda. Tampilan Layar Digital Komponen kunci dari sebuah alat ukur torsi modern adalah tampilan display digital. Tampilan display digital digunakan untuk mengukur sinyal output dari transducer dan mengalkulasi hasil pembacaan menjadi nilai torsi yang tampil pada layar. Dalam kebanyakan kasus tampilan display dan transducer menjadi satu dalam satu wadah. Hal ini dikenal sebagai Alat Ukur Torsi Desktop. Rotari eksternal dan transducer stationary dapat digunakan dengan tampilan display portabel (analizer torsi genggam). Simulator Sambungan Simulator sambungan, digunakan selama proses kalibrasi untuk membantu perkakas listrik tes (obeng listrik, obeng angin, obeng DC, dll). Simulator sambungan ditempatkan dibagian atas transducer. Adapter bit dimasukkan kedalam perkakas listrik dan dipasangkan pada bagian atas simulator sambungan. Dengan menggunakan pegas dari jenis kekakuan dan tumpukan Belleville yang berbeda, simulator sambungan dapat me-replika sambungan yang lembut, menengah atau kasar. Hal ini penting disaat mencoba untuk mengulangi bagaimana sebuah alat dapat digunakan dalam proses sebenarnya. Gambar 2. Torsi tester

5 3. ALAT UKUR DAYA Elektrodinamometer merupakan satu alat ukur yang digunakan secara luas dalam pengukuran daya. Alat ini dapat digunakan untuk pengukuran daya arus searah (dc) maupun daya arus bolak balik (ac), untuk setiap bentuk gelombang tegangan dan arus, dan tidak terbatas hanya pada gelombang sinus saja. Elektrodinamometer yang digunakan sebagai voltmeter atau ampermeter, terdiri dari kumparan-kumparan yang diam dan kumparan yang berputar, dimana kumparan-kumparan tersebut dihubungkan secara seri, dan karenanya bereaksi terhadap pengaruh kuadrat arus. Alat ukur wattjam ( watthourmeter atau Kwh Meter ) adalah variasi dari elektrodinamometer dan banyak digunakan secara komersil untuk pengukuran energi listrik. Gambar 3, menunjukkan skema atau rangkaian elemen alat ukur wattjam satu fasa, dimana : - Kumparan arus dihubungkan ke jala-jala ( line atau antaran ), sedang kumparan tegangan dihubungkan paralel dengan jala-jala. - Untuk melengkapi dua rangkaian maknet, kedua kumparan dililitkan pada sebuah kerangka logam dengan desain khusus. Gambar 3. Wattmeter

6 - Sebuah piringan aluminium ringan digantung di dalam celah udara medan kumparan arus, yang mengakibatkan di dalam piringan mengalir arus pusar. - Akibat adanya arus pusar dan medan kumparan tegangan, akan dibangkitkan sebuah torsi pada piringan, yang besarnya sebanding dengan besar kuat medan kumparan tegangan dan arus pusar di dalam piringan, ( yang berturut-turut merupakan fungsi kuat medan kumparan arus ), dan torsi ini menyebabkan piringan berputar. - Jumlah putaran piringan sebanding dengan energi yang telah digunakan oleh beban dalam periode waktu tertentu, dan diukur dalam kilowatt-jam ( Kwh, Kilowatt-hour ). - Untuk melengkapi pembacaan KWh yang terkalibrasi dalam desimal, poros yang menopang piringan aluminium dihubungkan melalui susunan roda gigi ke mekanisme jam di panel alat ukur. - Dua maknet permanen kecil ditempatkan saling berhadapan pada sisi piri-ngan, untuk meredam putaran piringan. Jika piringan berputar, maknet-maknet permanen ini akan menginduksi arus pusar di dalamnya dan arus-arus pusar ini akan bereaksi dengan medan maknet dari maknet-maknet permanen kecil, dan meredam gerakan piringan.

7 TUGAS PENGUKURAN ALAT UKUR GAYA,TORSI DAN DAYA NAMA : WAHYU FITRIA SANTOSA BP : JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS PADANG 2017