Jembatan Wheatstone
Download as DOCX, PDF7 likes20,510 views
Dokumen ini membahas tentang jembatan Wheatstone, sebuah rangkaian yang digunakan untuk mengukur resistansi dengan akurasi tinggi, pertama kali dijelaskan oleh Samuel Hunter Christie dan dikembangkan lebih lanjut oleh Charles Wheatstone. Jembatan ini berfungsi dengan membandingkan dua pembagi tegangan dan menggunakan galvanometer untuk mengindikasikan keseimbangan arus. Selain itu, aplikasinya sangat luas, termasuk pemantauan sensor dan pengukuran ketahanan tinggi dalam berbagai industri.
Jembatan Wheatstone
- 1. TUGAS AKHIR 1. PENGERTIAN JEMBATAN WHEATSTONE Rangkaian sekarang kita kenal sebagai Jembatan Wheatstone sebenarnya pertama kali dijelaskan oleh Samuel Hunter Christie (1784-1865) pada tahun 1833. Namun, Sir Charles Wheatstone menemukan banyak kegunaan untuk sirkuit ini setelah ia menemukan deskripsi pada tahun 1843. Akibatnya, sirkuit ini umumnya dikenal sebagai Jembatan Wheatstone. Untuk hari ini, jembatan Wheatstone tetap metode yang paling sensitif dan akurat untuk mengukur nilai resistansi tepat. Circuit Dasar Jembatan Konsep dasar dari Jembatan Wheatstone adalah dua pembagi tegangan, baik diberi makan oleh input yang sama, seperti yang ditunjukkan ke kanan. Output rangkaian ini diambil dari kedua output pembagi tegangan, seperti yang ditunjukkan di sini. Dalam bentuk klasik, galvanometer (meter dc sangat sensitif saat ini) dihubungkan antara terminal output, dan digunakan untuk memantau arus yang mengalir dari satu pembagi tegangan yang lain. Jika dua pembagi tegangan memiliki rasio yang sama persis (R1/R2 = R3/R4), maka jembatan dikatakan seimbang dan tidak ada arus ke arah baik melalui galvanometer. Jika salah satu resistor perubahan bahkan sedikit nilai, jembatan akan menjadi tidak seimbang dan arus akan mengalir melalui galvanometer. Jadi, galvanometer menjadi indikator yang sangat sensitif dari kondisi keseimbangan.
- 2. Menggunakan Jembatan Wheatstone Dalam aplikasi dasar, tegangan dc (E) diterapkan ke Jembatan Wheatstone, dan galvanometer (G) digunakan untuk memantau kondisi keseimbangan. Nilai-nilai R1 dan R3 diketahui secara tepat, tetapi tidak harus identik. R2 adalah resistansi variabel dikalibrasi, yang saat ini nilainya dapat dibaca dari dial atau skala. Sebuah resistor yang tak diketahui, R X, terhubung sebagai sisi keempat sirkuit, dan kekuasaan diterapkan. R2 disesuaikan sampai galvanometer, G, membaca arus nol. Pada titik ini, R X = R2 × R3/R1. Sirkuit ini paling sensitif ketika keempat resistor memiliki nilai resistansi yang sama. Namun, sirkuit bekerja cukup baik dalam hal apapun. Jika R2 dapat bervariasi pada kisaran resistensi 10:1 dan R1 adalah nilai sama, kita dapat beralih nilai-nilai dekade dari R3 ke dalam dan keluar dari sirkuit sesuai dengan kisaran nilai yang kita harapkan dari R X. Menggunakan metode ini, kita secara akurat dapat mengukur setiap nilai R X dengan memindahkan satu multi-posisi saklar dan menyesuaikan satu potensiometer presisi. Jembatan Wheatstone digunakan secara luas untuk pengukuran presisi tahanan dari sekitar 1 Ω sampai rangkuman mega ohm ( MΩ ) rendah. Prinsip Dasar Prinsip dasar dari jembatan Wheatstone didasarkan pada rangkaian yang ditunjukkan pada gambar 1, dimana rangkaian terdiri dari : - sumber tegangan baterai ( E ) empat lengan tahanan, yaitu tahanan R1 dan R2 , disebut lengan pembanding, - tahanan R3 , disebut lengan standar, dan tahanan R4 adalah tahanan yang besarnya tidak diketahui. - Sebuah galvanometer, yang merupakan detektor nol.
- 3. Besar arus yang melalui galvanometer tergantung pada beda potensial(tegangan) antara titik c dan titik d. Jembatan dikatakan setimbang, jika beda potensial pada galvanometer adalah nol, artinya tidak ada arus yang mengalir melalui galvanometer. ( kondisi ini terjadi, jika Vca = Vda atau Vcb = Vdb ). Jadi jembatan dikatakan setimbang setimbang, jika : I1 R1 = I2 R2 ….. …………..( 8-1 ) Pengukuran tahanan Rx tidak bergantung pada karakteristik atau kalibrasi galvanometer defleksi nol, asalkan detektor nol tersebut mempunyai sensitivitas yang cukup, untuk menghasilkan posisi setimbang jembatan pada tingkat presisi yang diperlukan. 2. Aplikasi Jembatan Wheatstone Secara Umum Hal ini tidak mungkin untuk menutup semua variasi praktis dan aplikasi dari Jembatan Wheatstone, apalagi semua jenis jembatan, di halaman Web tunggal. Sir Charles Wheatstone ditemukan banyak menggunakan dirinya sendiri, dan lain- lain telah dikembangkan, bersama dengan banyak variasi, sejak saat itu. Salah satu aplikasi yang sangat umum dalam industri saat ini adalah untuk memonitor perangkat sensor seperti pengukur regangan. Perangkat tersebut resistensi perubahan internal mereka sesuai dengan tingkat tertentu strain (atau tekanan, suhu, dll), dan berfungsi sebagai resistor R X diketahui. Namun, bukannya mencoba untuk terus menyesuaikan R2 untuk menyeimbangkan sirkuit,
- 4. galvanometer digantikan oleh sebuah sirkuit yang dapat dikalibrasi untuk merekam tingkat ketidakseimbangan dalam jembatan sebagai nilai strain atau kondisi lain yang diterapkan pada sensor. Sebuah aplikasi kedua digunakan oleh distributor daya listrik secara akurat menemukan istirahat di kabel listrik. Metode ini cepat dan akurat, dan tidak memerlukan sejumlah besar teknisi lapangan. Jembatan Wheatstone dengan Pengaman Jembatan Wheatstone dengan pengaman digunakan untuk pengukuran tahanan yang sangat tinggi, seperti : tahanan isolasi kabel atau tahanan kebocoran kapasitor ( umumnya dalam orde beberapa ribu mega ohm ). Salah satu masalah utama dalam pengukuran tahanan tinggi, terjadinya kebocoran arus, yaitu : - disekitar dan sekeliling komponen atau bahan yang diukur. - sekeliling jepitan kutub pada titik mana komponen dihubungkan ke instrumen - di dalam instrumen sendiri. Arus kebocoran ini tentu tidak diinginkan, karena dapat memasuki rangkaian pengukuran dan mempengaruhi ketelitian pengukuran yang sangat besar sekali. Arus kebocoran ini, jelas kelihatan pada pengukuran tahanan tinggi, karena tegangan tinggi diperlukan untuk memperoleh sensitivitas defleksi yang cukup. Dalam pengukuran, pengaruh dari arus bocor ini, umumnya dihilangkan dengan suatu rangkaian pengaman. Rangkaian Pengaman Dari gambar 9, dapat dijelaskan prinsip sebuah rangkaian pengaman sederhana di dalam lengan Rx dari sebuah jembatan Wheatstone, sebagai berikut : Jika rangkaian pengaman tidak ada, maka arus kebocoran Il sepanjang permu-kaan jepitan kutub yang terisolasi akan bergabung dengan arus Ix melalui komponen yang diukur, sehingga menghasilkan arus total rangkaian yang lebih besar daripada arus peralatan yang sebenarnya.
- 5. Jika kawat pengaman dipasang mengelilingi permukaan kutub yang terisolasi, maka kawat pengaman akan menahan arus kebocoran dan mengembalikan ke baterai. ( agar arus kebocoran selalu menuju sebagian dari kawat pengaman dan mencegah-nya masuk ke rangkaian jembatan, maka pengaman harus ditempat-kan secara cermat. ). Pada rangkaian jembatan dalam gambar 10, pengaman sekeliling jepitan kutub di lengan Rx , ditunjukkan oleh sebuah lingkaran kecil disekitar terminal, dan tidak me-nyentuh satu bagianpun dari rangkaian jembatan dan langsung dihu- bungkan ke baterai. Gambar Jika dalam aplikasi teknik sipil salah satunya adalah dalam percobaan mengukur regangan pada benda uji berupa beton atau baja. Dalam percobaan kita gunakan strain gauge, yaitu semacam pita yang terdiri dari rangkaian listrik untuk mengukur dilatasi benda uji berdasarkan perubahan hambatan penghantar di dalam strain gauge. Strain gauge ini direkatkan kuat pada benda uji sehingga deformasi pada benda uji akan sama dengan deformasi pada strain gauge. Seperti kita ketahui, jika suatu material ditarik atau ditekan, maka terjadi perubahan dimensi dari material tersebut sesuai dengan sifat2 elastisitas benda. Perubahan dimensi pada penghantar akan menyebabkan perubahan hambatan listrik, ingat persamaan R = ρL/A. Perubahan hambatan ini sedemikian kecilnya, sehingga untuk mendapatkan hasil eksaknya harus dimasukkan kedalam rangkaian jembatan Wheatstone. Rangkaian listrik beserta jembatan Wheatstonenya sudah ada di dalam strain gauge. Berbagai pemanfaatan penginderaan jauh dalam berbagai bidang kehidupan, khususnya dibidang kelautan, hidrologi, klimatologi, lingkungan dankedirgantaraan. Manfaat dibidang kelautan (seasat mos) adalah untuk pengamatan sifat fisi air laut, pemetaan perubahan pantai, abrasi, sedimentasi dan lain-lain.(Aryadamis,2009) Menangkap ikan menggunakan cahaya adalah kegiatan perburuan seperti halnya menangkap harimau,babi hutan atau hewan-hewan liar lainnya di hutan, karena
- 6. sifat memburu,menjadikan kegiatan penangkapan ikan mengandung ketidak pastian yang tinggi. Untuk mengurangi ketidak pastian hasil tangkap ikan tersebut nelayan sejak lama menggunakan sarana cahaya sebagai alat bantu penangkapan ikan. Sesunguhnya sangat berkaitan dengan upaya nelayan dalam memahami prilaku ikan disekitarnya.(vandef,2010) 3. Contoh Aplikasi Jembatan Wheatstone yang Berkaitan dengan Sensor Perkembangan teknologi elektronika memicu berkembangnya dunia elektronika yang pada mulanya menggunakan cara konvensional berubah menggunakan cara modern dengan memanfaatkan kemajuan teknologi. Bukan hanya di sektor industri, sektor diluar industi pun tidak luput dari penggunaan kemajuan teknologi, salah satunya adalah benda alat penghitung beban, peralatan ini sangat praktis dan efisien. Untuk pengukuran beban yang bersifat manual sering terjadi kali terjadi kesalahan dalam pengukuran baik yang berasal dari alat ukur atau dari manusianya itu sendiri. Hal ini terjadi biasanya karena ketidaktelitian dalam pembacaan alat ukur yang kurang presisi atau mungkin dari faktor manusianya itu sendiri. Tujuan yang hendak dicapai pada tugas akhir ini adalah pembuatan perangkat keras yaitu Model Timbangan Digital menggunakan Load Cell berbasis mikrokontroler AT89S51 dan LCD sebagai penampil dari hasil pengukuran yang telah dilakukan. Sehingga diharapkan pada akhirnya dalam pengukuran beban yang dilakukan dapat lebih akurat dan dalam proses pelayanan pengukuran beban lebih singkat dan lebih baik.Metode yang digunakan dalam tugas akhir ini meliputi tahap-tahap studi literatur perangkat keras dan lunak, perancangan sistem alat; pembuatan perangkat keras, dan perangkat lunak, pengujian sistem berdasar pada teori yang ada sampai dengan penyelesaian akhir dan pembuatan laporan. Perkembangan teknologi yang sangat cepat ini memicu berkembangnya dunia elektronika yang pada mulanya menggunakan cara konvensional berubah menggunakan cara modern dengan memanfaatkan kemajuan teknologi. Bukan hanya di sektor industri, sektor diluar pun tidak luput dari penggunaan kemajuan teknologi, seperti misalnya pada pengukuran beban di pasar swalayan,pengukuran beban di terminal barang dan ditempat-tempat lainnya yang tersebar di berbagai wilayah. Hampir semuanya sudah menggunakan teknologi digital guna mendukung aktivitas yang mereka lakukan. Dalam kaitannya dengan hal tersebut, maka penulis membuat sebuah alat pengukur berat yang dapat digunakan dalam berbagai pengukuran berbasis mikrokontroller AT89S51. Dengan menampilkan suatu hasil pengukuran secara digital, sehingga
- 7. diharapkan pengukuran yang dilakukan lebih akurat,lebih singkat dalam hal pelayanan dapat lebih baik. Pembuatan perangkat keras dan lunak dari model jembatan timbang menggunakan Load Cell berbasis mikrokontroler AT89S51 dan LCD sebagai penampil dari pengukuran beban yang telah dilakukan. Dalam sistem yang akan dibuat dibatasi pada hal-hal sebagai berikut : a. Perangkat keras yang digunakan berbasis mikrokontroler AT89S51. b. Sensor yang digunakan adalah Load Cell sebagai penerima input. c. Data pengukuran ditampilkan ke LCD sebagai hasil pengukuran yang telah dilakukan. d. Perangkat lunak untuk mikrokontroler menggunakan bahasa assembly. e. Konfigurasi ADC diatur secara free running. f. Pengukuran beban maksimal 5000 Gram dengan beban awal 0 gram. A. PENGERTIAN 1. Sensor Berat (Load Cell) Sensor berat yang digunakan adalah load cell. Load cell yang dipakai dalam Tugas Akhir ini memiliki kapasitas berat maksimum 8kg. Tetapi dalam perancangan tugas akhir dibuat beban pengukuran maksimal 5kg. Pada saat load cell digunakan dengan diberi alas di bawahnya dan tempat di atasnya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1 Pada saat dalam kondisi tidak ada beban tegangan keluaran dari load cell tersebut adalah 0v. Gambar 2.1 Load Cell tampak samping
- 8. a.Penguat Operasional (Operasional Amplifier) Penguat operasional adalah rangkaian terpadu (IC) yang mempunyai 5 buah terminal dasar. Dua terminal untuk catu daya, 2 yang lain digunakan untuk isyarat masukan yang berupa masukan membalik (-) dan masukan tak membalik (+) serta 1 terminal untuk keluaran. b. Penguat Tak Membalik (Non-inverting Amplifier) Penguat tak membalik merupakan suatu penguat dimana tegangan keluarannya atau Vo mempunyai polaritas yang sama dengan tegangan masukan atau Vi. Rangkaian penguat tak membalik ditunjukkan pada Gambar 2. Gambar 2.3. Penguat tak membalik Arus i mengalir ke Ri karena impedansi masukan op – amp sangat besar sehingga tidak ada arus yang mengalir pada kedua terminal masukannya. Tegangan pada Ri sama dengan Vi karena perbedaan tegangan pada kedua terminal masukannya mendekati 0 V. i = RiVi …………….… (2.1) Tegangan pada Rf dapat dinyatakan sebagai VRf = I Rf = ……..…... (2.2) Tegangan keluaran Vo didapat dengan menambahkan tegangan pada Ri yaitu Vi dengan tegangan pada Rf yaitu VRf . Vo = Vi +xRiRfVi ……………..(2.3)
- 9. c. Penguat Differensial Penguat differensial merupakan suatu penguat dimana tegangan keluarannya atau Vo merupakan hasil selisih antara kedua buah tegangan masukan pada terminal inverting dan non-invertingnya. Rumus umum yang berlaku untuk penguat differensial adalah sebagai berikut : Vout = (R2/R1)(V2-V1)=………. (2.4) Rangkaian penguat differensial ditunjukkan pada Gambar 2.4 Gambar 2.4. Penguat differensial. d. Rangkaian penguat instrumentasi Rangkaian pengkondisi sinyal menggunakan rangkaian penguat instrumentasi. Penguat instrumentasi dibuat dengan menghubungkan sebuah penguat tersangga ke sebuah penguat diferensial. 2. Rangkaian Analog to Digital Converter (ADC) ADC pada rancangan ini digunakan untuk mengubah masukan analog keluaran sensor berat yang sudah dikuatkan menjadi data digital 8 bit. Tipe ADC yang digunakan adalah ADC 0804 pada mode kerja free running. Untuk membuat mode kerja ADC 0804 menjadi free running, maka harus diketahui bagaimana urutan pemberian nilai pada RDdan WR serta perubahan nilai pada INTR. Urutan pemberian nilai pada RD, WR perubahan nilai pada INTR Mode kerja free running ADC diperoleh jika RD danCS dihubungkan ke ground agar selalu mendapat logika 0 sehingga ADC akan selalu aktif dan siap memberikan data. Pin WR dan INTR dijadikan satu karena perubahan logika INTR
- 10. sama dengan perubahan logika pada WR, sehingga pemberian logika pada WR dilakukan secara otomatis oleh keluaran INTR. Nilai tegangan masukan (Vx) dari sebuah adc secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut: Sedangkan resolusi dari sebuah adc secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut: 3. Mikrokontroller AT89S51 Gambar 2.7. Mikrokontroller AT89S51 Keterangan : Vcc : Suplai Tegangan GND : Ground atau pentanahan RST : Masukan reset. Kondisi logika ‘1’ selama siklus mesin saat osilator bekerja dan akan mereset mikrokontroler yang bersangkutan. Fungsi - fungsi Port : Port 0 : Merupakan port paralel 8 bit open drain dua arah. Bila digunakan untuk mengakses memori luar, port ini akan memultipleks alamat memori dengan data. Port 1 : merupakan port paralel 8 bit dua arah yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Port 2 : merupakan port paralel selebar 8 bit dua arah. Port ini melakukan pengiriman byte alamat bila dilakukan pengaksesan memori eksternal. P3.0 : Saluran masukan serial P3.1 : Saluaran keluaran serial P3.2 : Interupsi eksternal 0 P3.3 : Interupsi eksternal 1 P3.4 : Masukan eksternal pewaktu / pencacah 0 P3.5 : Masukan eksternal pewaktu / pencacah 1 P3.6 : Sinyal tanda baca memori data ekstrenal. P3.7 : Sinyal tanda tulis memori data eksternal.
- 11. AT89S51 adalah sebuah mikrokontroller 8 bit terbuat dari CMOS, yang berkonsumsi daya rendah dan mempunyai kemampuan tinggi. Mikrokontroller ini memiliki 4Kbyte In-System Flash Programmable Memory, RAM sebesar 128 byte, 32 input/output, watchdog timer, dua buah register data pointer, dua buah 16 bit timer dan counter, lima buah vektor interupsi, sebuah port serial full-duplex, osilator on-chip, dan rangkaian clock. AT89S51 dibuat dengan teknologi memori non-volatile dengan kepadatan tinggi oleh ATMEL. Mikrokontroller ini cocok dengan instruksi set dan pinout 80C51 standart industri. Flash on-chip memungkinkan memori program untuk diprogram ulang dengan programmer memory nonvolatile yang biasa. B. PERANCANGAN SISTEM a. Perancangan Perangkat Keras penjelasan masing-masing dari blok diagram adalah sebagai berikut : 1. Sensor : Sensor yang digunakan sensor pergeseran adalah hal ini adalah Load Cell,sensor ini berfungsi pada saat model timbangan digital diberi beban sensor akan yang mengubah pergeseran mekanis menjadi perubahan tahanan. 2. Rangkaian Pengkondisi sinyal : Setelah Sensor (Load Cell) mendapat pressure atau tekanan tegangan ini disesuaikan terlebih dahulu dangan rangkaian peangkondisi sinyal dengan tujuan mencari titik ukur awalnya. 3. Rangkaian ADC : Tegangan analog yang berasal dari rangkain pengkondisi sinyal diubah menjadi data digital 4. Mikrokontroller : Data digital yang berasal dari Rangkaian ADC diolah yang nantinya di tampilkan ke LCD 5. LCD : Sebagai penampil hasil dari pengukuran beban yang dilakukan. b. Rangkaian Mikrokontoler dan LCD Gambar 3.2 Koneksi mikrokontroler dan lcd.
- 12. Untuk dapat menampilkan data karakter ke LCD maka koneksi mikrokontroler dan LCD dapat dijelaskan sebagai berikut. Data masukan untuk penampil LCD diberikan melalui Port 0 yaitu P0.0-P0.7 dihubungkan dengan D0-D7 pada LCD, sedangkan untuk mengontrol LCD kaki RS dan E pada LCD dihubungkan dengan kaki P3.6 dan P3.7 pada mikrokontroller. C. PERANCANGAN SOFTWARE Pemrograman AT89S51 Bahasa asembler adalah suatu bahasa pemrograman yang dapat digunakan untuk memprogram mikrokontroller. Algoritma pemrograman dari sistem ini dapat dituliskan sebagai berikut: 1. Start (awal program) 2. Inisialisasi μρdan LCD 3. Baca data ADC 10 X 4. Mengubah format data . 5. Menampilkan tulisan di LCD pada baris 1 “ BERAT BENDA” 6. Menampilkan data berat di LCD pada baris 2 D. PENGUJIAN DAN ANALISA Pengujian Hardware 1.Pengujian Load Cell dan Jembatan Wheatstone Pengujian Load Cell dan jembatan Wheatsone dilakukan agar sensor tersebut dapat bekerja dengan baik,berdasarkan pengujian tanpa diberi beban terjadi pergeseran nilai pada jembatan whaetstone sebesar 0,19mV,dengan menggunakan rangkaian yang ada keluaran load cell dan jembatan wheatsone diseting menggunakan Variable resistor supaya mendapatkan 0Volt dan ini berhasil. 2. Pengujian Rangkaian Pengkondisi Sinyal Pengujian Rangkaian Pengkondisi sinyal bertujuan untuk mengetahui apakah rangkaian yang dihasilkan oleh rangkaian pengkondisi sinyal tersebut sudah sesuai dengan rangkaian yang diinginkan dan menguji kestabilan rangkaian tersebut,
- 13. Gambar 4.3 Rangkaian pengkondisi sinyal dari sensor berat Tabel 4.1.1 Hasil pengujian Pengkondisi sinyal terhadap beban yang diberikan 3. Pengujian ADC ADC 0804 adalah bagian yang sangat penting pada suatu instrumentasi elektronika. Untuk itu diperlukan pengujian terlebih dahulu untuk menetukan dapat tidaknya ADC ini digunakan sebagai pengubah tegangan analog menjadi bit-bit digital. Setelah melakukan perancangan dan pengujian perangkat keras dan perangkat lunak dari Model Timbangan Digital berbasis mikrokontroler AT89S51, maka penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Masa yang diukur oleh sensor Load Cell dapat diubah menjadi tegangan listrik yang diinginkan dengan menggunakan rangkaian jembatan Wheatstone. 2. Hubungan yang di dapat antara beban yang diberikan terhadap output pengkondisi sinyal adalah linear 3. Adanya tegangan offset masukan yaitu sebesar 0,74mV pada saat tidak ada beban. 4. Dari hasil pengujian dapat diketahui bahwa rata-rata tingkat kesalahan beban berat yang ditampilkan adalah sebesar - 0,6%
- 14. E. SENSOR BERBASIS FLUXGATE Sensor Berbasis Fluxgate 1. Prinsip Kerja Sensor fluxgate adalah sensor magnetik yang bekerja berdasarkan perubahan fluxmagnetik disekitar elemen sensor . Elemen sensor fluxgate terdiri dari kumparanprimer excitation coil , kumparan sekunder pick-up coil dan inti ferromagnetik core. Berdasarkan arah medan eksitasi yang dihasilkan kumparan eksitasi, elemensensor fluxgate terdiri dari dua jenis, yaitu: sensor fluxgate orthogonal dengan arahmedan eksitasi tegak lurus arah medan eksternal yang diukur, dan sensor fluxgateparallel dengan arah medan medan eksitasi sejajar dengan medan eksternal yangdiukur, seperti ditunjukkan Gambar (10b) dan (10c).Pada metoda fluxgate, pengukuran kuat medan magnet didasarkan pada hubunganantara kuat medan magnet H yang diberikan dengan fluks medan magnet induksi B.Jika B yang dihasilkan berasal dari masukan H berupa gelombang pulsa bolak- balik,maka dalam keadaan saturasi pada keluaran B akan timbul gelombang harmonikgenap, gelombang harmonik ke dua, yang besarnya sebanding dengan medan magnetluar yang mempengaruhi inti dan arahnya sebanding dengan arah medan magnet luar. 2. Teknologi Pembuatan Elemen FluxgateTeknologi Konvensional Teknologi konvensional adalah teknologi manual dimana kawat yang menjadikumparan eksitasi ( excitation core ) dan kumparan sekunder ( pick-up coil ) dililitkansecara manual. Inti ferromagnetik menggunakan material buatan industri seperti Vitrovac Metglas 3. Teknologi PCBs Teknik PCBs memiliki tiga tahapan proses, yaitu: (1) desain teknik, (2) desain fisikPCBs, (3) pencetakan ke PCBs. Semua tahapan proses mempunyai keterkaitan yangsangat erat dan tidak dapat dipisahkan. Pembuatan elemen sensor fluxgate denganteknik PCBs yang sangat menentukan adalah: footprint dan track (jalur).
- 15. 4. Teknologi Mikro (Microfabrication) Kawat sebagai bahan kumparan eksitasi dan pick-up serta inti ferromagnetiksebagai inti dibuat dengan menggunakan berbagai proses teknologi mikro. Adapunyang termasuk teknologi mikro antara lain: electroplated/electroplating chemical etching ,flex-foil , photolithograpy , photoresist dan evaporasi. Teknologi Hybrid Kombinasi dari teknologi di atas disebuthybrid technology (Dezuari, dkk., 1999).Teknologi ini mengkombinasikan proses pembuatan elemen sensor diantara teknologidi atas. 5. Aplikasi Sensor Berbasis FluxgateSensor Medan Magnet Lemah DC Karakteristik keluaran sensor magnetik ditunjukkan pada Gambar 12. Tampak padaGambar 12 daerah linier terdapat pada daerah medan magnet antara40T hingga40T. Pada daerah ini terdapat hubungan linier antara tegangan keluaran sensor dengan kuat medan magnet yang diukur. 6. Sensor Kuat arus Pengukuran kuat arus dilakukan dengan cara menghitung arus yang mengalir padakawat lurus dengan mendeteksi medan magnet yang dipancarkan. Pada garis (Printed Circuit Board ) PCB dengan panjang 20 cm dibuat untuk aliran arus. Sensor magnetikdimasukkan tegak lurus stripe. Arus dilewatkan mulai dari 0,1 mA-1900 mA padaPCB-garis, dengan interval tertentu. Dalam penelitian dilakukan pengukuran untuk jarak 4 mm, 8 mm, dan 18 mm. Hasilpengukuran arus bahwa keluaran sensor bersifat linier dan kuadratis. Pendekatankuadratis diaplikasikan untuk daerah pengukuran arus 0-1900mA, dan pendekatanlinier dilakukan untuk daerah pengukuran arus 0-100mA. Dari kedua cara pendekatantersebut diperoleh kesalahan maksimum yang relatif kecil, untuk daerah 0-1900mAkesalahan maksimumnya adalah 4.6 % untuk jarak pengukuran 4 mm, 2.3 % untuk jarak pengukuran8 mm, dan 1.4 % untuk jarak pengukuran 18 mm. Untuk daerahpengukuran arus yang kecil kesalahan dapat lebih dihindari, hal ini terbukti ketikadilakukan pengukuran pada daerah arus 0-100mA, kesalahan maksimum pengukuranpada daerah ini adalah 1.64% (18mm),0.62 % (8mm) dan 0.9 % (4mm).