Ada cukup banyak komponen kelistrikan yang kesemuanya perlu untuk diperhatikan penggunannya. Komponen seperti pressure switch dan limit switch disiapkan untuk menjaga potensi kerusakan. Namun kali ini kita akan membahas load cell yang bekerja di area lainnya. Lantas, bagaimana sebenarnya cara kerja load cell?
Daftar Isi
Cara Kerja Load Cell
Secara definisi, load cell – sel beban dalam bahasa Indonesia – adalah sejenis transduser, khususnya transduser gaya. Komponen ini mengubah gaya mekanis input seperti beban, berat, ketegangan, tekanan melalui sensor untuk pengukuran dan mengubahnya menjadi variabel fisik lain, dalam hal ini, menjadi output listrik yang dapat diukur, diubah dan distandarisasi. Ketika gaya yang diterapkan pada sensor maka gaya akan meningkat. Walhasil, sinyal listrik nantinya akan berubah secara proporsional.
Prinsip Cara Kerja Load Cell
Untuk dapat mengerti cara kerja sel beban, kita perlu lebih dulu memahami fisika dan ilmu material yang mendasari prinsip kerja komponen ini. Namun perlu diingat bahwa load cell sangat bergantung pada pengukur regangan berbentuk foil logam yang hambatan listriknya akan bervariasi tergantung pada gaya yang diberikan.
Dengan kata lain, pengukur regangan ini akan mengubah (atau mentransduksi) gaya, tekanan, tegangan, kompresi, torsi, berat, dll… dan menjadikannya perubahan hambatan listrik, yang kemudian dapat diukur. Jadi, pengukur regangan foil logam pada load cell bisa dibilang adalah blok bangunan prinsip kerja dari sensor gaya.
Pengukur regangan bersifa konduktor yang melekat erat pada lapisan film dalam bentuk zigzag di dalam load cell. Ketika lapisan film ini ditarik, maka ia akan membentang dan memanjang. Ketika didorong, lapisan ini akan berkontraksi dan menjadi lebih pendek.
Perubahan bentuk ini akan menyebabkan perubahan pada hambatan di penghantar listrik. Nantinya, regangan yang diterapkan dalam load cell ini dapat ditentukan berdasarkan prinsip tersebut, karena resistensi pengukur regangan akan meningkat dengan regangan yang diterapkan dan berkurang dengan kontraksi.
Secara struktural, dan terlepas dari cara kerja load cell yang beragam, komponen ini terbuat dari logam dimana pengukur regangan foilnya terikat di sisi-sisi komponen. Badan sensor ini biasanya terbuat dari aluminium atau baja tahan karat, yang memberikan load cell dua karakteristik penting:
- Memberikan kekokohan untuk menahan beban tinggi dan,
- Memiliki elastisitas untuk meminimalkan deformasi dan kembali ke bentuk aslinya.
Singkatnya, ketika gaya, baik itu ketegangan atau kompresi diterapkan pada load cell, area logam ini akan bertindak sebagai pegas dan akan berubah bentuk, dan kecuali jika kelebihan beban, ia akan kembali ke bentuk aslinya. Dengan demikian, perubahan tegangan akan sebanding dengan gaya fisik yang diterapkan pada load balancing.
Memilih Load Cell yang Tepat Sesuai Kebutuhan
Meski telah memahami prinsip cara kerja load cell, kita tidak bisa serta merta langsung dapat memilih transduser beban yang tepat karena hingga saat ini, tidak ada standar industri yang nyata tentang bagaimana cara memilih load cell yang akurat.
Namun untuk membantu memilih load cell yang tepat sesuai aplikasi, artikel ini telah mengembangkan panduan 5 langkah mudah yang seharusnya cukup mudah diikuti oleh siapapun.
Langkah 1: Pahami potensi aplikasi load cell dan apa yang akan diukur. Perlu diingat bahwa sensor beban akan berbeda dengan sensor tekanan atau sensor torsi dan dirancang untuk mengukur beban tegangan dan kompresi.
Langkah 2: Tentukan karakteristik pemasangan load cell dan perakitannya. Apakah kamu memiliki beban statis atau apakah gaya yang diterapkan akan berbentuk dinamis? Singkatnya, tentukan jenis pemasangan load cell.
Langkah 3: Tentukan persyaratan kapasitas minimum dan maksimum. Pastikan untuk memilih kapasitas di atas beban operasi maksimum dan menentukan semua beban asing sebelum memilih kapasitas. Dalam banyak kasus, kamu akan memerlukan load cell dengan multi sumbu untuk menyelesaikan aplikasi dengan akurat.
Langkah 4: Tentukan persyaratan ukuran dan geometri (lebar, berat, tinggi, panjang, dll.) dan persyaratan kinerja mekanis (keluaran, nonlinier, histeresis, mulur, resistansi jembatan, resolusi, respons frekuensi, dll.) Karakteristik lain yang perlu dipertimbangkan termasuk kemampuan tahan air, kriogenik, suhu tinggi, dan banyak lagi lainnya.
Langkah 5: Tentukan jenis output yang dibutuhkan. Output rangkaian transduser load cell standar biasanya dihitunga dalam satuan mV/V (milivolt per volt). Oleh karena itu, jika PLC, instrumen, atau DAQ memerlukan keluaran analog ataupun keluaran digital, kamu pasti akan memerlukan komponen penguat load cell. Hitung dengan akurat sebelum meletakkan komposisi load cell yang tepat.
Peran Penting Cara Kerja Load Cell di Dunia Industri
Load cell sebagai force transduser adalah salah satu elemen penting di banyak industri mulai dari otomotif, manufaktur dengan presisi tinggi, dirgantara &pPertahanan, industri, medis & farmasi, serta robotika. Perannya yang krusial ini tidak luput dari kemampuannya untuk menjadi komponen pengukuran beban yang andal dengan presisi tinggi.
Bahkan, baru-baru ini, dengan kemajuan dalam dunia robot kolaboratif khusunya robotika bedah, banyak aplikasi pengukuran gaya terbaru yang muncul berkat penggunaan load cell, seperti sensor medis mini untuk operasi robot dan juga teknologi mobil tanpa awak yang digawangi oleh banyak pemain kelas atas seperti Tesla, Google dan Uber.
