Strain gauge tidak dapat dipakai sendirian karena perubahan resistansinya terlalu kecil untuk diukur langsung. Strain adalah perubahan panjang dibagi panjang awal, dan nilainya dinyatakan dalam microstrain (µε). Pada 500 µε, strain gauge metalik dengan gage factor sekitar 2 hanya berubah resistansi sebesar 0,1 persen — setara 0,12 Ω pada gauge 120 Ω. Karena itulah gauge dirangkai dalam jembatan Wheatstone, yang mengubah ketidakseimbangan jembatan menjadi tegangan terukur dan, bergantung konfigurasinya, sekaligus meniadakan pengaruh suhu.
Konfigurasi jembatan: sensitivitas ditukar dengan usaha pemasangan
| Konfigurasi | Jumlah gauge | Sensitivitas | Resistor completion | Kompensasi suhu |
|---|---|---|---|---|
| Quarter bridge type I | 1 gauge, satu sisi part | Sekitar 0,5 mV/V pada 1000 µε | 3 | Tidak ada |
| Quarter bridge type II | 1 gauge aktif + 1 dummy | Setara quarter type I | 2 | Ada (dummy gauge) |
| Half bridge | 2 gauge | Lebih tinggi dari quarter | 2 | Ada |
| Full bridge type I | 4 gauge pada sisi berlawanan | Sekitar 2,0 mV/V — kira-kira empat kali quarter | 0 | Ada |
Angka pada tabel menjelaskan trade-off intinya. Quarter bridge type I hanya memerlukan satu gauge pada satu sisi part sehingga paling murah dan paling cepat dipasang, tetapi tidak punya kompensasi suhu sama sekali. Full bridge type I memerlukan empat gauge pada sisi berlawanan dan jauh lebih banyak pekerjaan pemasangan, tetapi sensitivitasnya sekitar empat kali lebih tinggi dan kompensasi suhunya melekat pada konfigurasinya.
Catatan penting untuk quarter bridge type II: gauge kedua tidak direkatkan ke struktur, melainkan ditempatkan dalam kontak panas yang dekat dengan struktur. Fungsinya sebagai dummy untuk kompensasi suhu, bukan sebagai pengukur regangan.
Empat sumber kesalahan yang paling sering muncul
- Suhu. Perubahan suhu mengubah resistansi gauge dan menghasilkan output palsu. Quarter bridge type I tidak memiliki kompensasi untuk ini.
- Resistansi kabel lead. Kabel lead yang panjang menambahkan resistansi yang menimbulkan error offset sekaligus menurunkan sensitivitas jembatan.
- Pemanasan sendiri (self-heating). Arus eksitasi memanaskan gauge dan mengubah pembacaannya. Gauge resistansi lebih tinggi membantu menekannya.
- Nonlinearitas jembatan. Pada regangan besar, hubungan antara output jembatan dan regangan tidak lagi lurus.
Cara menekan keempatnya
- Gunakan konfigurasi dengan kompensasi suhu: quarter bridge type II dengan dummy gauge, half bridge, atau full bridge — atau gauge yang dicocokkan dengan material spesimen.
- Pertimbangkan gauge 350 Ω atau 1000 Ω sebagai pengganti 120 Ω untuk menurunkan pemanasan sendiri dan efek resistansi kabel lead.
- Aktifkan remote sensing pada perangkat akuisisi untuk mengoreksi kehilangan eksitasi pada kabel panjang.
- Lakukan shunt calibration untuk memverifikasi rantai pengukuran secara keseluruhan, bukan hanya sensor.
Bagian yang paling sering dilupakan: perangkat akuisisi harus menyediakan hal-hal yang tidak dimiliki konfigurasi yang dipilih. Untuk jembatan quarter dan half, itu berarti bridge completion (jumlah resistor berbeda per konfigurasi, seperti terlihat pada tabel di atas), eksitasi, remote sensing, amplifikasi, filtering, offset nulling, dan shunt calibration.
Membaca hasil dan mengaitkannya dengan data lain
Output jembatan hanya bermakna jika dikaitkan dengan beban yang menyebabkannya. Karena itu, pada pengujian mekanis strain biasanya diambil bersamaan dengan besaran lain: gaya pada aktuator, torsi pada poros, atau getaran pada struktur. Bila beberapa jenis kanal diambil dalam satu sistem, pastikan jumlah kanal dan laju pengambilan per kanal cukup — ini masalah konfigurasi akuisisi, bukan masalah sensor.
Kesalahan umum
- Memakai quarter bridge type I di lingkungan bersuhu berubah, lalu menyimpulkan sensornya tidak stabil.
- Mengganti gauge sebelum memeriksa panjang dan jenis kabel lead.
- Melewatkan shunt calibration karena dianggap hanya relevan untuk pekerjaan metrologi.
- Menggunakan gauge 120 Ω pada jarak kabel panjang, padahal 350 Ω atau 1000 Ω lebih tepat.
- Mengabaikan nonlinearitas jembatan pada pengujian regangan besar.
Peralatan dan konfigurasi terkait
Lihat kategori Force Sensor, kategori Load Cell, kategori Signal Conditioner, dan kategori Data Acquisition & Logger. Contoh perangkatnya adalah PCB Piezotronics RHM240A01 Strain Sensor (RoHS Compliant), PCB Piezotronics 482C54 4-Channel Dual Mode Signal Conditioner, dan PCB Piezotronics 421B30 Industrial Charge Amplifier. Untuk konteks pemilihan sensor, baca panduan memilih force sensor dan load cell dan panduan pengukuran torsi motor listrik.
Kesimpulan
Jembatan Wheatstone bukan sekadar rangkaian penguat; ia adalah keputusan desain yang menentukan error apa yang muncul dan apa yang otomatis hilang. Pilih konfigurasi berdasarkan jenis regangan, rentang suhu, dan panjang kabel — lalu pastikan perangkat akuisisi menyuplai bridge completion, eksitasi, dan remote sensing yang dibutuhkan.
Sumber resmi
- NI — Measuring Strain with Strain Gages
- PCB Piezotronics — Torque Transducers (penerapan jembatan Wheatstone pada sensor torsi)
Sumber ditinjau: 26 September 2026. Hubungi Terastek untuk review konfigurasi jembatan, pemilihan gauge, dan kebutuhan signal conditioning.
