Design and Development of a Flexible Load Sensor Based on Polydimethylsiloxane (PDMS) and Silver Nanowires (AgNws) with Resistance Measurement Using Arduino Uno R3

Sensor beban fleksibel biasanya dibuat dari bahan yang dapat ditekuk dan diregangkan, seperti polimer atau komposit, yang memungkinkan penggunaan dalam aplikasi dengan fleksibilitas tinggi. Tujuan penelitian ini adalah merancang dan menganalisis keakuratan sistem kerja dari alat monitor sensor beban fleksibel berbasis PDMS dan AgNws dengan pengukuran resistansi menggunakan Arduino Uno R3. Pada penelitian ini, polydimethylsiloxane (PDMS) base dan curing agent dicampur dan dipanaskan pada suhu 150 ^oC selama 15 menit hingga menjadi substrat PDMS fleksibel. Penggunaan material PDMS yang fleksibel ini memberikan keuntungan dalam hal integrasi dengan permukaan yang tidak rata atau bergerak. Selanjutnya, tahapan pemberian silver nanowires (AgNws) menggunakan metode Layer-by-Layer (LbL) Assembly yang bertujuan sebagai lapisan elektroda. Penggunaan AgNws sebagai lapisan elektroda sebelumnya telah diuji menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) untuk mengetahui morfologi partikel AgNws. Sistem pengukuran resistansi terdiri dari komponen utama yaitu sensor PDMS-AgNws, Arduino Uno R3, kabel jumper, breadboard, resistor, kabel USB, dan LCD 16 kali 2. Kalibrasi dilakukan pada alat ukur resistansi Arduino Uno R3 dengan membandingkan hasil resistansi menggunakan multimeter. Kalibrasi dan pengujian menunjukkan tingkat akurasi tinggi dengan deviasi yang sangat kecil dibandingkan dengan pengukuran menggunakan multimeter. Pada penelitian ini dilakukan pengukuran konversi dari massa beban (gram) menjadi resistansi (Ω) menggunakan sensor beban PDMS-AgNws fleksibel dan alat ukur resistansi Arduino Uno R3 dengan beberapa variasi beban yaitu 20 gram, 50 gram, 70 gram, 100 gram, 150 gram, 200 gram, dan 250 gram. Grafik uji linearitas menghasilkan persamaan y= -0,0553x+17,476 dengan goodness-of-fit (R²) sebesar 0,9894 menunjukkan akurasi alat ukur sebesar 98,94 %. Hasil penelitian menunjukkan massa beban mempengaruhi resistansi yang memiliki hubungan linear negatif, di mana semakin besar massa beban, semakin kecil resistansi yang terukur. Penelitian ini menyimpulkan bahwa sensor beban PDMS-AgNws fleksibel dan sistem pengukuran berbasis Arduino Uno R3 dapat digunakan secara efektif untuk berbagai aplikasi seperti pemantauan berat pasien di bidang kesehatan, pengukuran beban pada mesin industri, dan deteksi berat kargo di sistem transportasi

Flexible load sensors are typically constructed from materials that can bend and stretch, such as polymers or composites, allowing them to be used in applications requiring high flexibility. This study aims to design and analyze the accuracy of a flexible load monitoring system based on PDMS and AgNws, with resistance measurement using Arduino Uno R3. In this research, polydimethylsiloxane (PDMS) base and curing agent were mixed and heated at 150°C for 15 minutes to create a flexible PDMS substrate. The flexible PDMS material offers advantages for integration with uneven or moving surfaces. Subsequently, silver nanowires (AgNws) were applied using the Layer-by-Layer (LbL) Assembly method to serve as an electrode layer. The AgNws electrode layer was previously tested using a Scanning Electron Microscope (SEM) to ensure the morphology of AgNws particles. The resistance measurement system consists of the main components: PDMS-AgNws sensor, Arduino Uno R3, jumper cables, breadboard, resistor, USB cable, and 16x2 LCD. Calibration was performed on the Arduino Uno R3 resistance measurement device by comparing resistance results with those from a multimeter. Calibration and testing showed a high level of accuracy with minimal deviation compared to measurements using a multimeter. In this study, conversion measurements from load mass (grams) to resistance (Ω) were conducted using the flexible PDMS-AgNws load sensor and the Arduino Uno R3 resistance measuring device with various loads, including 20 grams, 50 grams, 70 grams, 100 grams, 150 grams, 200 grams, and 250 grams. The linearity test graph yielded the equation y= -0,0553x+17.476 with a goodness-of-fit (R²) of 0.9894, indicating a measurement accuracy of 98.94 %. The results demonstrated that the load mass affects resistance, showing a negative linear relationship, where greater load mass results in lower measured resistance. This study concludes that the flexible PDMS-AgNws load sensor and the Arduino Uno R3-based measurement system can be effectively used for various applications, such as monitoring patient weight in healthcare, measuring load on industrial machinery, and detecting cargo weight in transportation systems