BAB 1...................................................................................................................... 1
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini untuk mendapatkan karakteristik sensor getaran sehingga turut membantu perancangan sistem pendeteksian getaran.
Selain itu, rancangan sensor dapat diimplementasikan pada aplikasi sehari-hari.
5 BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tinjauan Fisika Getaran
Getaran lantai merupakan fenomena yang dipengaruhi oleh beberapa parameter, termasuk evaluasi subjektif. Studi telah menunjukkan bahwa orang memiliki tingkat sensitivitas yang berbeda terhadap getaran lantai, dan perbedaan ini diperburuk oleh keadaan dalam ruangan. Misalnya, orang yang duduk disebuah ruangan memiliki toleransi lebih sedikit terhadap getaran lantai daripada orang yang sama berjalan disekitar ruangan. Sementara barang-barang yang ada di dalam ruang akibat getaran lantai, seperti gemertak piring dalam lemari dapat juga mempengaruhi penerimaan manusia. Maka sifat subjektif dari persepsi getaran lantai membuat evaluasi objektif sulit tercapai.
Konten frekuensi adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan jumlah mode seluruh frekuensi sistem lantai. Untuk getaran lantai, frekuensi alami pertama (fn), dikenal sebagai frekuensi alami fundamental yang digunakan untuk tujuan desian. Dengan memperhatikan frekuensi alami fundamental, manusia lebih sensitif terhadap frekuensi rendah daripada getaran frekuensi tinggi. Kisaran sensitif bagi manusia dalam merespon getaran lantai biasanya antara 4 dan 8 Hz.
Frekuensi getaran diartikan sebagai banyaknya geteran yang terjadi selama satu detik atau satu satuan waktu. Frekuensi dapat dirumuskan:
Universitas Sumatera Utara
………..………. (2.1) Dimana :
f = frekuensi (Hz) n = jumlah getaran t = waktu (detik)
Periode getaran diartikan sebagai lamanya waktu yang diperlukan untuk melakukan satu kauli getaran. Periode dirumuskan dengan:
……….…………. (2.2)
Dimana :
T = periode geteran n = jumlah getaran t = waktu (detik)
periode dan frekuensi saling berhubungan dan dapat dihubungkan satu dengan lainnya. Periode adalah kebalikan dari frekuensi, demikian pula sebaliknya. Oleh karena itu didapatkan persamaan:
……….. (2.3) Dimana :
T = periode (detik) f = frekuensi (Hertz/Hz)
7
Dalam peristiwa tumbukan antara dua benda selalu terjadi pemindahan energi dari benda yang satu kepada benda yang lain. Seperti halnya proses pemindahan energi pada umumnya, maka pada proses pemindahan tumbuk juga terdapat kehilangan atau kerugian energi. Jadi dengan adanya peristiwa tumbukan, maka terjadi distribusi energi baru, yaitu bagian dari energi yang diserap dan dibawa oleh kedua benda yang bertumbukan dan bagian dari energi yang disebarkan dan diserap oleh media disekitarnya.
Pada mesin-mesin mekanik saat bekerja sering sekali didasari oleh peristiwa-peristiwa tumbukan, misalnya pada mesin tenun. Dalam mesin seperti ini bagian energi yang diserap oleh komponen-komponen mesin yang bertumbukan menjadi sangat penting, karena energi yang diserap tersebut akan diubah menjadi bentuk energi yang lain. Jadi jelaslah bahwa dalam memilih bahan untuk komponen mesin yang demikian disamping kekuatan harus juga diperhatikan daya serap ahan terhadap energi tumbuk.
2.2. Sensor Accelerometer MPU-6050
Accelerometer adalah sensor yang digunakan untuk mengukur percepatan suatu objek, yaitu mengukur percepatan statis dan dinamisnya. Pengukuran dinamis adalah pengukuran percepatan pada objek bergerak, sedangkan pengukuran statis adalah pengukuran terhadap gravitasi bumi, lebih tepatnya untuk mengukur sudut kemiringan. Prinsip kerja dari sensor accelerometer berdasarkan hukum fisika bahwa apabila suatu konduktor digerakkan melalui suatu medan magnet, atau jika suatu
Universitas Sumatera Utara
medan magnet digerakkan melalui suatu konduktor, maka akan timbul suatu tegangan induksi pada konduktor tersebut. Accelerometer yang diletakkan di permukaan bumi dapat mendeteksi percepatan 1g (ukuran gravitasi bumi) pada titik vertikalnya, untuk percepatan yang dikarenakan oleh pergerakan horizontal maka accelerometer akan mengukur percepatannya secara langsung ketika bergerak secara horizontal.
Accelerometer MPU-6050 adalah sebuah modul berinti MPU-6050 yang merupakan 6 axis Motion Processing Unit dengan penambahan regulator tegangan dan beberapa komponen pelengkap lainnya yang membuat modul ini siap pakai dengan tegangan supply sebesar 3-5 VDC. Modul ini memiliki interface I2C yang dapat disambungkan langsung ke MCU (Microcontroller Units) yang memiliki fasilitas I2C. Sensor MPU-6050 berisi sebuah Microelectromechanical Systems (MEMS) Accelerometer dan sebuah MEMS Gyro yang saling terintegrasi. Sensor ini sangat akurat dengan fasilitas hardware internal 16 bit ADC untuk tiap kanalnya.
Dalam tesis ini hanya menggnakan 3 axis untuk keluaran sensor yang menangkap nilai kanal axis x, y, dan z bersamaan dalam satu waktu. Bentuk fisik dari sensor MPU 6050 ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Sensor MPU 6050
9
Fitur dan spesifikasi dari modul MPU-6050 adalah berikut ini:
a. Berbasis Chip MPU-6050, berteknologi Motion Fusion yang mengoptimalkan kinerja sensor dan adanya Digital Motion Processor modul dapat diintegrasikan dengan sensor lainnya melalui komunikasi I2C dan bekerja tanpa membebani mikrokontrolernya.
b. Tegangan supply sekitar 3-5 VDC dan pada modul ini sudah dilengkapi LDO (Low Drop-out) Voltage Regulator. Jadi, untuk mendapat sumber tegangan hanya perlu tersambung dengan sumber Vcc.
c. Tersedianya pull-up resistor pada pin SDA dan SCL tanpa resistor eksternal tambahan.
d. Gyroscope Range : + 250 500 1000 2000/s.
e. Acceleration Range : + 2 + 4 + 8 + 16g.
f. Data keluaran MotionFusion sebanyak 6 atau 9 sumbu dalam format matriks rotasi, quarternion, sudut Euler, atau raw data format.
g. Memori penampung data (buffer memory) sebesar 1KB FIFO.
h. Gabungan antara accelerometer dan gyroscope dalam satu sirkuit menyebabkan pendeteksian gerakan dan gravitasi menjadi lebih akurat.
i. Konsumsi arus gyroscope sebesar 3,6 mA; gyroscope+accelerometer 3,8 mA.
j. Chip built-in 16 bit AD converter, 16 bits data output.
k. Jarak antarpin header 2.54 mm.
l. Dimensi modul 20.3 mm x 15.6 mm.
m. Sensor ini sudah banyak dijual di pasaran dengan harga yang relatif murah.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2. Orientasi sumbu sensitivitas polaritas rotasi MPU 6050
Gambar 2.2. menunjukkan orientasi sumbu dari sensitivitas polaritas dari sensor. Accelerometer berfungsi untuk mengukur percepatan, mendeteksi getaran, dan juga untuk percepatan gravitasi. Pendeteksian gerakan berdasarkan pada 3 sumbu yaitu kanan-kiri, atas bawah, dan depan-belakang. Contoh aplikatif accelerometer seperti pada airbag mobil yang mendeteksi percepatan, gadget elektronik, safety installation pada kendaraan.
Secara teknis percepatan adalah laju perubahan dari kecepatan. Percepatan getaran pada umumnya dinyatakan dalam, satuan “g’s’ peak, dimana satu “g” adalah percepatan yang disebabkan oleh gaya gravitasi pada permukaan bumi. Sesuai dengan perjanjian intemasional satuan gravitasi pada permukaan bumi adalah 980,665cm/det2(386,087inc/det2 atau 32,1739 feet/40).
Nilai getaran dari sensor MPU 6050 berbentuk , , yang merupakan selisih getaran , , terhadap kondisi tanpa getaran , , dengan Persamaan 2.4.
……..…...……….. (2.4)
11
2.3. Sistem Radio Nirkabel
RF Modul (modul frekuensi radio) adalah perangkat elektronik yang digunakan untuk mengirim atau menerima sinyal radio antara dua perangkat. RF Modul yang paling sering digunakan untuk aplikasi pembuka garasi, sistem alarm nirkabel, remote kontrol, aplikasi sensor pintar, dan sistem otomasi rumah nirkabel.
RF modul yang digunakan adalah RF Modul 433MHz MX-FS-03V & MX-05 seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. RF modul 433 MHz MX-FS-03 V & MX-05
Terdapat 2 komponen yaitu transmitter modul dan receiver modul yang menggunakan modulasi ASK. Amplitudo-shift keying (ASK) merupakan bentuk modulasi amplitudo yang mewakili data digital sebagai variasi amplitudo gelombang pembawa. Dalam sebuah sistem ASK, simbol biner 1 diwakili oleh transmisi tetap amplitudo gelombang pembawa dan frekuensi tetap untuk durasi sedikit T detik. Jika nilai sinyal 1 maka sinyal pembawa akan dikirimkan; sebaliknya, nilai sinyal 0 akan dikirim.
Universitas Sumatera Utara
2.4. Pengendali ATmega328p
ATmega 328p adalah mikrokontroler berbasis arsitektur AVR RISC.
Memiliki memori program flash 32KB, memori EEPROM 1 KB, memori SRAM 2 KB, 14 pin digital I/O, dan 6 pin ADC. Dalam perancangan sistem minimum, akan lebih baik untuk melihat terlebih dahulu Datasheet dari IC yang digunakan untuk memudahkan perancangan.
Perancangan sistem minimum ini juga berlaku untuk Atmega8 maupun ATmega168, karena baik ATmega8, ATmega168, dan ATmega328 memiliki arsitektur fisik yang hampir serupa, tetapi memiliki perbedaan di kapasitas dan kemampuan kerjanya. Adapun komponen yang diperlukan dalam pembuatan sistem minimum Gambar 2.6. adalah:
a. 1 IC mikrokontroler ATmega328p tipe DIP 28 kaki b. 1 soket ic 28 kaki - 1 kristal 16 MHz
c. 2 buah kapasitor keramik 22 pF
d. 1 Push Button - 1 kapasitor elektrolit (polar / elco) 10 uF e. 1 resistor 10 kOhm - kabel jumper (AWG 22) secukupnya f. Pin header (male/female) secukupnya
g. 1 papan percobaan (ProjectBoard/protoboard/breadboard) h. Program downloader (USBISP dan lainnya)
Rangkaian sistem minimum ATMega 328p ditunjukkan pada Gambar 2.4. berikut.
13
Gambar 2.4.Rangkaian Sistem Minimum Atmega328p
Pemetaan pin pada ATmega328p ditunjukkan oleh Gambar 2.5, dengan aplikasi pemrograman dapat menggunakan CodeVision AVR, Atmel Studio, Khazam, dan Arduino IDE.
Gambar 2.5. Pin Map ATMega 328p
Universitas Sumatera Utara
2.6 Pengendali Atmega8
Mikrokontroler ATMega8 juga merupakan mikrokontroler 8 bit dengan arsitektur RISC yang dapat mengeksekusi perintah dalam satu periode clock untuk setiap instruksi dan merupakan seri mikrokontroler AVR. Fitur yang memori ATMega8 8 kbyte flash dan 512 kbyte EEPROM, 1 kbyte SRAM, memiliki 2 timer 8 bit dan 1 timer 16 bit, serta analog to digital converter dan USART.
Atmega8 memiliki analog comparator dan two -wire interface (12C). Kemasan ATMega8 dalam bentuk DIP dan TQFP.
2.7 Komunikasi Serial (USART)
Univeral Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter (USART) adalah komunikasi serial antara device ke device dengan frekuensi kerja yang sama maupun tidak sama. Komunikasi ini biasanya digunakan untuk menjalankan modul komunikasi (bluetooth, wifi, dll), komunikasi antar mikrokontroler, dan dalam mikroprosesor/komputer.
2.8 Radio 433 MHz
Frekuensi 433 MHz merupakan bagian dari kanal Industrial, scientific and medical (ISM) untuk aplikasi lokal di bidang industri, pengujian ilmu pengetahuan, dan aplikasi kedokteran. ISM memiliki rentang frekuensi dari beberapa kHz sampai beberapa ratus GHz tergantung aplikasi penggunaan seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.1.
15
Tabel 2.1. Frekuensi ISM dan aplikasinya
Frekuensi (MHz)
Aplikasi Utama RF Power
(umum)
Pemanas induksi (pengelasan dan peleburan logam) Pembersihan secara ultrasonic (15-30 KHz) Aplikasi kedokteran (ultrasonic diagnostic imaging)
Pemanasan induksi industri (heat treating, package sealing, welding dan melting metal)
1-10 Surgical diathermy (1-10 MHz dampened wave oscillator) Permrosesan kayu (3.2 and 6.5 MHz)
Valve inductiongenerators produksi materi semi konduktor
Pengelasan listrik (1-10 MHzdampened wave oscillator)
100-1.000 W
10-100 Pemanasan dielektris (kebanyakan beroperasi pada frekuensi ISM band pada 13.56, 27.12 dan 40.68 MHz, tetapi banyak yang beroperasi padar frekuensi diluar ISM band)
- Keramik
- Pengeringan foundry core - Pengeringan tekstil
- Produk bisnis (buku, kertas, lem, dan pengeringan)
- Makanan (pasca pembakaran kue, pengolahan daging dan ikan) - Pengeringan solvent
- Pengeringan dan pengeleman kayu - Pengeringan dielktrik umum - Pemanasan plastik
Aplikasi kedokteran
- Medical diathermy (27 MHz)
- Magnetic resonance imaging (10-100 MHz di ruangan tertutup)
15-300 kW
(kebanyakan < 5 kW) 100-1.000 W
100-1.000 Pemrosesan makan (915 MHz) Aplikasi kedokteran (433 MHz) RF plasma generators Vulkanisir karet (915 MHz)
< 200 kW < 1.000
< 1.000
Di atas 1.000 FR plasma generators Microwave oven (2.450 MHz) Microwave oven komersial (2.450 MHz) Vulkanisir karet (2.450 MHz) Pengobatan ultraviolet refleksi, dan dapat mencapai jarak beberapa kilometer dengan kebutuhan daya kecil.
kanal 433 MHz juga memiliki atenuasi yang relatif lebih rendah dari pada frekuensi ISM lain.
Sistem radio 433 MHz digunakan di banyak negara, seperti Eropa, Amerika, Cina, Australia, Selandia Baru dan Jepang. Sehingga kemudahan memperoleh modul
Universitas Sumatera Utara
pesawat radio 433 MHz dan dukungan perangkat radio 433 MHz memudahkan penggunaannya.
2.9 Sistem Sensor Gempa Bumi
Sistem sensor gempa bumi adalah sistem yang akan memberikan sebuah monitoring terhadap pergerakan bumi apabila terjadi gempa bumi. Sistem ini bisa memberitahukan orang untuk bersiaga untuk gempa berikutnya agar orang dapat menghentikan kendaraan atau fasilitas umum untuk sementara waktu, menuju ruang terbuka atau pemberitahuan terhadap kejadian yang terjadi di suatu daerah.
Terdapat beberapa cara dalam mengukur besarnya gempa bumi. Metode pertama yang dapat digunakan adalah skala Richter. Skala Richter dikembangkan oleh Charles F. Richter pada tahun 1934. Skala ini menggunakan rumus berdasarkan nilai amplitudo gelombang terbesar yang terekam pada jenis seismometer tertentu dan jarak antara gempa dan seismometer. Skala lain, berdasarkan nilai amplitudo gelombang dan durasi gempa total, dikembangkan untuk digunakan dalam situasi yang lain dan dirancang agar nilainya konsisten dengan skala Richter. Nilai percepatan magnitude MR dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
√ ………..(2.5)
x = nilai yang terbaca pada sumbu x y = nilai yang terbaca pada sumbu y MR = besarnya percepatan
17
Tabel 2.2. Hubungan antara Magnitude Skala Richter dengan percepatan No Magnitude Skala Richter Percepatan
1 1 < 0.017
2 2-3 0.017 – 0.14
3 4 0.14 - 0.39
4 5 0.39 – 0.92
5 6 0.92 – 1.8
6 7 1.8 – 3.4
7 8 3.4 – 6.5
8 9 6.5 – 12.4
9 10 > 12.4
Universitas Sumatera Utara
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
3.1. Umum
Pada bab ini membahas perancangan sistem pendeteksi getaran yang terdiri desain sistem, perancangan sistem perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). Pada perancangan perangkat keras berisi diagram blok yang menjelaskan proses kerja alat, dan pada perancangan perangkat lunak berisi menggunakan bahasa Arduino sebagai bahasa pemrograman dan software Arduino sebagai kompilernya untuk melakukan pemrograman sensor dan sistem.
3.2. Diagram Blok Sistem
Desain sistem atau perancangan sistem adalah merancang atau mendesain suatu sistem yang baik, yang isinya adalah langkah-langkah operasi dalam proses pengolahan data dan prosedur untuk mendukung operasi sistem. Desain inidig unakan sebagai acuan gambaran umum sistem atau mendefiniskan cara kerja sistem secara singkat dan umum.
Pada tesis ini sensor accelerometer MPU 6050 dikombinasikan dengan mikrokontroller Atmega328 pada rangkaian pemancar, sementara pada sisi penerima digunakan mikrokontroler Atmega8, link 433 MHz ASK transceiver FST1000 dan CZS3 dengan diagram blok ditunjukan oleh Gambar 3.1.
19
Sensor MPU 6050
Getaran ATMega 328 FST 1000
Sensor Kontroler ASK Transmitter
Gambar 3.1.Blok diagram perancangan perangkat
3.3. Perangkat Keras
Dalam penelitian ini, sistem pendeteksi getaran dibuat menjadi dua bagian yaitu rangkaian penerima dan rangkaian pemancar. Pada bagian pemancar terdapat sensor getaran MPU 6050, mikrokontroller serta komponen pemancar untuk mengirim hasil sensor melalui gelombang radio. Data yang dikirim tersebut akan diterima oleh rangkaian penerima melalui kompenen ASK receiver yang kemudian diolah untuk ditampilkan pada PC.
3.2.1 Rangkaian Pemancar
Pemancar merupakan kombinasi sensor MPU6050 yang dihubungkan dengan Atmega328 melalui port A0. Data sensor diakses secara periodik oleh mikrokontroler dan dikirimkan ke penerima melalui pin 1 serial interface ke FST-1000 yang merupakan transmitter ASK pada kanal 433 MHz Gambar 3.2.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2.Rangkaian Pemancar
3.2.2 Rangkaian Penerima
Pada penerima, sinyal ASK ditangkap oleh CZS-3 yang dikirimkan ke mikrokontroler ATMega8 melalui port pin digital 0 dan dikirimkan ke computer melalui USB to TTL converter. Data diterima dengan aplikasi PLX-DAQ dan ditampilkan pada aplikasi Microsoft Excel (Gambar 3.3). Kedua kristal pada
21
pemancar dan penerima memberikan detak mikrokontroller dengan kecepatan 16 MHz pada pemancar dan 4 MHz pada penerima.
Gambar 3.3.Rangkaian penerima
Universitas Sumatera Utara
3.4. Perangkat Lunak
Piranti lunak pada mikrokontroler ATmega328 didesain mengikuti diagram alir pada Gambar 3.4. Mikrokontroler secara periodik mengakses data sensor dan mengirimkannya melalui radio 433 MHz untuk mendapatkan hasil yang ditampilkan pada komputer. Kode program terlampir pada Lampiran 1.
Mulai
Inisialisasi Sistem
Baca Data dari Sensor MPU 6050
Data dikirim melalui ASK Transmitter
Selesai
Gambar 3.4. Diagram alir piranti lunak pemancar
Sementara piranti lunak pada radio penerima ditunjukkan pada Gambar 3.5.
Mikrokontroller secara terus menerus memerintahkan ASK receiver memeriksa sinyal 433 MHz dan menterjemahkan data dan dikirimkan ke komputer. Kode program ditunjukkan pada Lampiran 2.
23
Mulai
Inisialisasi Sistem
Baca Data dari ASK Transmitter
Konversi Data to Digital
Tampil data di file Excel
Selesai
Gambar 3.5. Diagram piranti lunak Atmega8
3.5. Perangkat Pengujian Sensor
Secara keseluruhan, proses sistem pendeteksi geteran ini dimulai dari pembacaan data sensor dengan masukan berupa getaran yang ditimbulkan dari benda yang dijatuhkan dari ketinggian yang sama dengan berat benda jatuh yang berbeda-beda dari setiap pengujian. Sensor MPU 6050 akan membaca pergerakan yang terjadi, dan hasilnya dikirimkan melalui gelombang radio untuk dapat dilihat pada perangkat penerima yang telah terhubung ke komputer sebagai media penampil.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.6 menunjukkan desain penguji sensor. Beban dengan massa 3 kg, 6 kg, dan 9 kg digunakan untuk menguji sensitifitas sensor.
h = Tinggi gaya penyebab getaran Meja
m = berat benda penyebab getaran
Sensor
Jarak sensor dengan sumbu getaran
Aluminium
Gambar 3.6. Sketsa pengujian
3.6. Pengujian Radio 433 MHz
Pengujian koneksi 433 MHz adalah dengan variasi jarak pemencar dan penerima sampai jarak 20 m dan ukuran data hingga 30 kbyte. Pengujian dilakukan untuk memastikan kemampuan koneksi radio terhadap jarak LOS (line off sigth) juga kemampuan pengiriman data.
25
Pengujian radio frekuensi 433MHz dilakukan untuk mengetahui apakah modul radio frekuensi 433MHz dapat berfungsi dengan baik atau tidak. Pada pengujian yang dilakukan menggunakan 2 (dua) mikrokontroler. Mikrokontroler 1 tersebut bertugas menjadi transmitter dan mikrokontroler 2 bertugas sebagai receiver.
Sensor
Getaran Mikrokontroler 1 Modul RF 433 MHZ Transmitter
Modul RF 433 MHZ Receiver
Mikrokontroler 2
Serial Monitor
Sistem Transmitter Sistem Receiver
Gambar 3.7. Blok diagram pengujian modul radio frekuensi 433 MHz
Pada Gambar 3.7 dapat dijelaskan bila sensor getar telah diaktifkan maka mikrokontroler 1 akan mengolah data, selanjutnya data tersebut akan dikirimkan menggunkan modul RF 433 MHz transmitter. Setelah itu modul RF 433 MHz receiver akan menerima data tersebut. Selanjutnya data yang sudah di terima akan diproses oleh mikrokontroler. Setelah itu data akan ditampilkan pada serial monitor software arduino IDE. Berikut merupakan data yang hasilkan dari pengujian modul radio frekuensi 433 MHz yang dapat dilihat pada Gambar 3.8.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.8. Hasil pengujian modul radio frekuensi 433 MHz
Pada Gambar 3.8. percobaan dilakukan sebanyak 100 kali pada jarak 1 meter.
Adapun hasil yang didapat yaitu Modul Radio Frekuensi 433MHz mampu mentransmisikan dan menerima data. Data-data tersebut merupakan data yang sudah diatur pada mikrokontroler1.
Selain menguji keberhasilan modul RF 433 MHz dalam mentransmisikan dan menerima data, penulis juga melakukan pengukuran jarak keberhasilan modul RF 433 MHz dalam mentransmisikan data. Pengukuran ini untuk mendapatkan hasil seberapa jauh modul RF 433 MHz mampu mentransmisikan data. Berikut merupakan hasil dari pengukuran jarak modul RF 433 MHz dalam mentransmisikan data yang dapat dilihat pada Tabel 3.1.
27
Tabel 3.1. Hasil pengukuran jarakmodul RF 433 MHz dalam mentransmisikan data
Jarak (Meter) Keterangan (Data)
1 Dapat ditransmisikan
2 Dapat ditransmisikan
21 Dapat ditransmisikan (tidak stabil) 22 Tidak dapat ditransmisikan
Pada Tabel 3.1 pengujian dan pengukuran dilalukan pada subuah ruangan yang sama atau ruangan terbuka. Adapun hasil yang didapat yaitu modul RF 433 MHz mampu mentransmisikan data dengan baik pada jarak 20 meter. Pada jarak 21 meter modul RF 433 MHz mampu mentransmisikan data tetapi tidak stabil dan data sering hilang. Sedangkan pada jarak 22 meter Modul RF sudah tidak mampu mentransmisikan data. Pengujian ini dilakukan pada ruangan terbuka.
Universitas Sumatera Utara
BAB 4
PENGUJIAN DAN ANALISIS HASIL UJI
4.1 Hasil Rancangan Alat
Gambar 4.1 menunjukkan hasil rancangan pemancar dan penerima serta peralatan pengujian. Sensor diletakkan pada permukaan alumunium. Beban dijatuhkan dari ketinggian tertentu.
Gambar 4.1.Proses pengujian rangkaian dan pengambilan data Penerima
Pemancar Sensor Beban 3 kg
29
Gambar 4.2. Sumbu sensitivitas akselerasi
Pengujian karakteristik sensor MPU 6050 dilakukan dengan mengukur data keluaran pada 3 sumbuh x, y, z seperti terlihat paada Gambar 4.2. Pengukuran sensitifitas sensor menggunakan 2 jenis material sebagai landasan penyalur getaran yaitu keramik dan aluminium. Masing-masing percobaan terhadap material juga memiliki jarak yang berbeda antara titik beban saat dijatuhkan dengan letak sensor getaran diletakkan. Beban yang dijatuhkan adalah batu bata yang memiliki ukuran:
panjang 18 cm, lebar 9 cm, tebal 4 cm dan berat rata-rata adalah 3 kg per batu bata.
4.2 Hasil Pengujian Efektifitas Sensor
Adapun hasil pengujian tersebut meliputi pengujian pada kondisi normal atau tanpa beban, respon sumbu x, y, z dan resultan, pengaruh dari sumber getaran, pengaruh dari bahan lantai, pengaruh jarak sensor dengan titik beban dijatuhkan, dan
Universitas Sumatera Utara
pengaruh periode pengiriman data sensor. Sementara pengaruh jarak dengan beban radio dilakukan secara terpisah.
4.2.1 Pengujian pada kondisi tanpa beban
Pengujian pendeteksian getaran tanpa beban dilakukan dengan posisi sensor berada di atas lempengan alumunium dengan jarak sensor 2 cm, tidak ada pergerakan dalam radius 10 m dan tidak terdapat lintasan kendaraan terlihat di lingkungan pengukuran. Data yang ditunjukkan pada Tabel 4.1 merupakan nilai absolut dari hasil pengukuran sensor pada serial monitor. Untuk data mentah pengukuran dapat dilihat pada Lampiran 3.
Tabel 4.1. Pengukuran kondisi tanpa beban Sampel Sumbu satuan g
Resultan
Rata-rata 0,012787 0,010328 1,011639 1,011788
31
Gambar 4.3. Grafik kondisi tanpa beban
Tanpa beban, simpangan maksimum yang terjadi pada sumbu x, y, z berkisar pada nilai 1,02 g seperti ditunjukkan pada Gambar 4.3, dengan sumbu z mendominasi nilai tertinggi.
Gambar 4.4.Perbandingan sumbu x, y, z, dan resultan
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920
Percepatan (g)
Komponen sumbu getaran dan resultan
Universitas Sumatera Utara
Secara rata-rata, nilai simpangan terbesar adalah pada sumbu z sebesar 1,0117 g, sekitar 78 dan 97 kali lebih besar dari pada sumbu x dan y (Gambar 4.4).
Hal ini menunjukkan efek getaran terbesar adalah pada arah vertikal.
4.2.2 Respon sensor terhadap getaran
Tabel 4.2 menunjukkan sampel respons masing-masing sumbu saat getaran terjadi. Nilai-nilai x, y dan z merupakan perubahan getaran dari kondisi statis atau tanpa sumber getaran. Pada percobaan yang dilakukan, satu buah batu dijatuhkan pada permukaan aluminium. Tabel 4.2 merupakan hasil absolut selisih dari pengukuran dengan beban yang dijatuhkan (Lampiran 4) dengan hasil pengukuran tanpa beban. Getaran menyebabkan simpangan maksimun hingga 1,57 g.
Tabel 4.2. Tabel respon sumbu xyz dan resultan Sampel Sumbu satuan g
Resultan
33
Tabel 4.2. Tabel respon sumbu xyz dan resultan (lanjutan)
Sampel Sumbu satuan g Resultan
x y z
Respons terbesar masih pada sumbu z dengan puncak getaran mencapai hampir 1,6 g (Gambar 4.5). Resultan ketiga sumbu diperlihatkan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.5.Grafik percepatan sumbu xyz
Gambar 4.6.Grafik percepatan resultan
0
35
Secara rata-rata, nilai simpangan terbesar adalah pada sumbu z sebesar 0,1756 g, sekitar 50,4% dan 78% lebih besar dari pada sumbu x dan y (Gambar 4.7). Nilai ini menjadi tidak signifikan jika data sampel jauh lebih banyak dari pada sampel yang memiliki nilai maksimum.
Gambar 4.7. Nilai rata-rata percepatan saat terjadi getaran
4.2.3 Pengaruh sumber getaran
Sumber getaran dari pengujian ini adalah dengan menjatuhkan beban dengan berat yang berbeda-beda. Beban tersebut berupa batu bata yang memiliki berat
Sumber getaran dari pengujian ini adalah dengan menjatuhkan beban dengan berat yang berbeda-beda. Beban tersebut berupa batu bata yang memiliki berat