Perancangan Alat Kendali Kebisingan Aktif Pada Knalpot Standart Sepeda Motor Supra x 125 D dan Mengidentifikasi Reduksi Suara yang Terjadi

Peneliti teknik mesin usu dengan topik

noise

.

No. Nama Tahun Judul Penelitian

1. Alfisyahrin, ST.MT 2008 Simulasi pemerosesan sinyal suara untuk sistem aktif kendali kebisingan pada knalpot ( noise silincer)

2. Yogi Y. Siburian 2008 Kajian eksperimental kebisingan

knalpot yang terbuat dari material komposit dengan bentuk oval pada kendaraan Toyota Kijang 7 K.

3. Jefri Machmurazi 2015 Kajian Eksperimental Kebisingan

knalpot Satria FU dengan knalpot serat batang kelapa sawit.

4. Andhika 2015 Simulasi Kebisingan knalpot

komposit dari serat batang kelapa sawit.

88

Peneliti Kendali Kebisingan Aktif di indonesia

No. Nama Judul Penelitian Negara

1. Arif Johar Taufiq, M.

Bambang Riyanto & Irma Husnaini,2005 pada ruang micro- gas turbine (MGT) dengan metode Image –GA

Institut Teknnologi

Semarang, 2006

5 Erik Estrada, 2002 Analisa nilai koefisien

serap bunyi yang dihasilkan muffler dan bahan peredam karpet.

Peneliti Kendali Kebisingan Aktif luar negeri.

6 Resmana Lim1, Marco

Jennifer Patrick,2002

Reduksi noise akustik secara aktif dengan metode Filtered-X least mean square

Universitas Kristen Petra

No. Nama Judul penelitian Negara

1. Dave

Active Sound Control Institute Of Sound and

Vibration Research, University

A Tutorial for HVAC Designers

Mechanical Engineering from

86

DAFTAR PUSTAKA

[1] Resmana Lim, Marco Jennifer Patrick. 28 September 2002, Reduksi Noise Akustik Secara Aktif. Universitas Kristen Petra. Jurnal Teknik Elektro Vol. 2, No. 2

[2] Dewanto RA, Asep S, Aradea Aradea. 18 Juni 2008 Active Noise Control Untuk Peredaman Generator Listrik dengan Algoritma Neurofuzzy. STMIK-DCI Tasikmalaya.

[3] Alfisyahrin, 16 Februari 2008, Simulasi Pemrosesan Sinyal Suara Untuk Kendali Kebisingan Aktif Pada Knalpot. Tesis

(universitas sumatera utara)

[4] Doelle, Leslie L. 1986 Akustik Lingkungan. montreal: Erlangga.

[5] Beranek, Leo L, Istvan L. Ver. 27 Desember 2015 Animation and Acoustic Wave. ISVR (institute of Sound and Vibration Research).

[6] Foremen, Jhon E.K. 1990. Sound Analysis and Noise Control. New York: Van Nostrand Reinhold.

[7] Giancolli, Douglas. 1991. Physics Third Edition. New jersey: Prentice Hall Englewood Cliffs.

[8] Thom, Jadine; peter, Cheryl; Mcintryre, Elaina; Winters, Meghan;Teschke, Kay; Hugh Devies. Aktive Noise Control Communication Headsets For The Entertainmentm Industry.

[9] Graham, J.B. 1991 in Harris, C.M. Handbook of acoustical measurements and noise control.

BAB III

METODE PERANCANGAN

3.1.Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilaksanakan sejak tanggal 15 Juni 2015. Pengesahan usulan oleh pengelola program studi sampai dinyatakan selesai yang direncanakan berlangsung selama ± 5 bulan. Tempat pelaksanaan penelitian adalah di Laboratorium Teknologi Mekanik Departemen Teknik Mesin dan Research Center Noise/Vibration Control and Knowledge Based in Engineering, Program Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3.2.Tahapan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan dua tahap yaitu sebagai berikut:

1. Percobaan dilakukan pada pipa tabung PVC yaitu sinyal bising dan sinyal lawan bising dilaga melalui dua buah speaker yang berasal dari sumber suara yang sama yaitu dari amplifier tanpa alat pembalik fasa. Jarak kedua speaker diatur dan arah pengukuran dengan menggunakan sound pressure level juga diatur. Skema percobaan dapat dilihat pada Gambar 3.1 untuk membuktikan apakah ada terjadinya reduksi kebisingan[1].

44 Keterangan gambar : panjang pipa satu ruas 45cm

Panjang pipa keseluruhan 120 cm

diameter pipa 11,5 cm (4 inchi)

sudut belokan pipa 45 derajat

Pada saat pengujian terjadi gema pada tabung PVC, maka dari itu peneliti menambahkan peredam suara anti gema berupa karpet. perbandingan antara energy suara yang diserap oleh suatu bahan dengan energi suara yang datang pada permukaan bahan tersebut didefinisikan sebagai koefisien penyerapan suara atau

koefisien absorbsi (α) dapat dijelaskan pada rumus berikut ini.

α = (3.1)

α : koefisien absorpsi bunyi.

Wa: energi bunyi yang diserap.

Wi : energi bunyi yang datang pada permukaan bahan.

Dari data pengujian didapatkan koefisien serap bunyi yaitu sebelum dipasang peredam karpet sebesar 78.4dB dan sesudah dipasang peredam karpet sebesar 78.2dB, maka 78,4dB – 78.2dB = 0.2dB. Koefisien serap bunyi dari karpet tersebut dapat dihitung dengan persamaan 3.2 berikut.

α = (3.2)

α =

α = 0.0025 dB

Jadi, koefisien serap bunyi karpet tersebut adalah 0.0025dB

Bentuk karpet peredam yang dipasang pada tabung pipa PVC dapat

Gambar 3.2 karpet Peredam Pada Pipa PVC.

Setelah dilakukan percobaan pada tabung PVC maka didapatkan hasil pengujian :

1. Besarnya suara yang ditimbulkan speaker 1 adalah 78,2 db 2. Besarnya suara yang ditimbulkan speaker 2 adalah 78,2 db

3. Hasil pengukuran dengan Sound Presseur Level dilaganya speaker 1 dan speaker 2 adalah 77,1db. Jadi reduksi kebisingan yang terjadi pada percobaan ini adalah 78,2db – 77,1db = 1,1 db

2. Setelah didapatkan bahwasanya pada percobaaan tersebut mengalami reduksi kebisingan sebesar 1,1 db maka penelitian dilanjutkan dengan merancangan prototype aktif kendali kebisingan dengan pembalik fasa untuk mendapatkan reduksi kebisingan yang lebih besar.

3.3 .Bahan dan Peralatan

46 alam pemilihan komponen adalah kualitas masing - Masing komponen, keakuratan dan tingkat kecepatan dalam melakukan tugas/pekerjaan, kehandalan, bentuk serta dimensi komponen, dan juga dana yang sedapat mungkin ditekan agar lebih efisien dalam hal financial –nya.

3.3.1. Bahan

Subjek penelitian ini adalah knalpot sepeda motor dan pembuatan alat kendali kebisingan aktif dengan bahan-bahannya sebagai berikut :

1. Knalpot supra x 125D

Objek yang digunakan sebagai pengujian adalah knalpot sepeda motor supra x 125D, pada dasarnya knalpot ini sudah standart. Peneliti hanya menguji alat kendali kebisingan aktif pada knalpot, yang belum pernah ada diuji. Sebelumnya alat kendali kebisingan aktif ini hanya diuji coba pada media tabung impedansi, cabin pesawat dll. Knalpot yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.3 berikut.

.

Gambar 3.3 Knalpot Sepeda Motor Supra x 125D.

2. Microfon

Mikrofon microphone) adalah suatu jenis

digunakan sebagai penangkap suara dari sumber suara yaitu knalpot sepeda motor.dapat dilihat pada Gambar 3.4 berikut.

Gambar 3.4 Microphone.

3. Pembangkit Sinyal Suara Dengan Teknik Rekam

Modul yang berfungsi untuk menyimpan dan memutar ulang suara. Pada aktif kendali kebisingan modul ini digunakan sebagai media untuk mengolah data yang diterima dari suara knalpot yaitu melalui microphone, setelah itu dikeluarkan melalui speaker. Dapat kita lihat pada Gambar 3.5 berikut.

Gambar 3.5 Pembangkit Sinyal Suara Dengan Teknik Rekam.

4. Resistor

48 tahanan ) nya kecil, mendekati nol atau sama dengan nol atau tidak dipasang sama sekali dengan demikian arus tidak lagi dibatasi. Pada perancangan alat ini peneliti membuat dua resistor pada komponen penggeser fasa yaitu masing-masing 1K Ohm 0.25W, 1/4W. dapat dilihat pada Gambar 3.6 berikut.

Gambar 3.6 Resistor.

5. Kapasitor

Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan arus listrik dalam bentuk muatan. sebuah kapasitor pada dasarnya terbuat dari dua buah lempengan logam yang saling sejajar satu sama lain dan diantara kedua logam tersebut terdapat bahan isolator yang sering disebut dielektrik. Kapasitor yang digunakan pada penelitian ini adalah 16 v 2500μf.

Fungsi kapasitor adalah pada rangkaian rangkaian elektronika biasanya adalah sebagai berikut:

Ø Kapasitor berfungsi sebagai filter pada sebuah rangkaian power supply, yang saya maksud disini adalah kapasitor sebagai ripple filter, disini sifat dasar kapasitor yaitu dapat menyimpan muatan listrik yang berfungsi untuk memotong tegangan ripple.

Ø Kapasitor sebagai penggeser fasa.

Gambar 3.7 Kapasitor.

6. Dioda

Fungsi paling umum dari dioda adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya Karenanya biasa juga disebut sebagai penyearah. Dapat dilihat pada Gambar 3.8 berikut.

Gambar 3.8 Dioda.

7. Transistor

50 Gambar 3.9 Transistor.

8. Dioda Zener

Dioda Zener biasanya digunakan secara luas dalam sirkuit elektronik. Fungsi utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan. Dapat dilihat pada Gambar 3.10 berikut.

Gambar 3.10 Dioda Zener.

9. Komponen pembalik Fasa ICL 7660 dan TL 072 CP

Suatu komponen elektronik untuk menggeser fasa pada sinyal. Teknik ini digunakan dengan tujuan untuk membalikkan fasa 1800 yang sasaranya adalah untuk membuat anti bising pada penelitian ini. Sehingga dapat menghasilkan pemrosesan sinyal aktif kendali kebisingan.

A. ICL 7660 switching capacitor

juga dapat digunakan sebagai pembalik tegangan sehingga dapat menghasilkan teganganan yang simetris (+/- Volt).

Untuk komponen swiching capacitor ini masih sangat jarang dipasaran umum, sehingga tidak ada lagi komponen pembanding selain menggunakan IC ICL 7660. ICL 7660 ini memiliki tegangan masukan maksimal 10.5 volt, dan merupakan IC yang bekerja dengan daya rendah. Dapat dilihat pada Gambar 3.11 berikut.

Gambar 3.11 ICL 7660.

B. TL 072 CP

Pada rangkaian penggeser fasa digunakan sebagai penguat dan filter suara agar suara lebih bersih. Dapat dilihat pada gambar 3.12 berikut.

52

10.Papan sirkuit cetak

Papan sirkuit cetak (printed circuit board atau PCB) adalah sebuah papan yang penuh dengan sirkuit dari logam yang menghubungkan komponen yang berbeda jenis maupun sama satu sama lain tanpa kabel. Papan sirkuit ini sudah diproduksi secara massal dengan cara pencetakan untuk keperluan elektronika dan yang ada hubungannya dengan kelistrikan.dapat dilihat pada Gambar 3.13 berikut.

Gambar 3.13 Papan Sirkuit Cetak.

11.Speaker

Pengeras suara loud speaker atau speaker) adalah

menggetarkan komponennya yang berbentuk membran untuk menggetarkan udara sehingga terjadilah gelombang suara.

Gambar 3.14 Speaker.

12.Amplifier

Merupakan alat yang digunakan sebagai terminal pemrosesan data sinyal dan juga sebagai penguat suara untuk pembangkit noise. Dapat dilihat pada Gambar 3.15 berikut.

54

13.Baterai

Baterai adalah alat listrik kimiawi yang menyimpan energy dan mengeluarkan tenaganya dalam bentuk listrik sebuah baterai biasanya terdiri dari tiga komponen penting, yaitu : batang karbon sebagai anode (kutub positif baterai), pasta sebagai elektrolit (penghantar) dan seng (Zn) sebagai kutub katode negative. Baterai yang digunakan sebagai sumber arus adalah DC 12 V untuk mensuplai arus ke alat aktif kendali kebisingan. Dapat dilihat pada Gambar 3.16 berikut.

Gambar 3.16 Baterai

3.3.2 Peralatan

Dalam perancangan prototype aktif kendali kebisingan peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Multimeter

Gambar 3.17 Multitester

2. Mesin Bor dan mesin Gerinda

Pada proses pembuatan alat aktif kendali kebisingan peneliti membuat rangka dudukan peralatan elektroninya agar tersusun rapi, maka digunakan mesin gerinda tangan untuk memotong plastic arclik dan mesin bor tangan digunakan untuk membuat lubang baut sebagai dudukan peralatan aktif kendali kebisingan, dapat dilihat pada Gambar 3.18

.

56 3. Solder dan Timah

Solder adalah pemanas yang digunakan utuk mencairkan timah untuk

menyambungkan komponen elektronik pada papan PCB. Dapat dilihat pada

Gambar 3.19 berikut.

Gambar 3.19 Solder dan Timah.

4. Sound Preseure Level (SPL)

Sound preseure level adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur tingkat tekanan suara dari sumber suara yang jarak pengukurannya diatur dari sumber suara. Alat pengukur tekanan suara, pengukur level suara, atau sound meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kebisingan dari knalpot. Alat tersebut tersebut menggunakan skala pembobotan frekuensi yang menjelaskan perbedaan dalam sensitivitas manusia pada frekuensi yang berbeda.

Gambar 3.20 Sound Presseur Level.

5. Tripot

Tripot adalah alat sebagai dudukan SPL untuk membantu agar bisa berdiri dengan tegak dan tegar. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kelelahan

operatordalam mengambil gambar dan mengurangi

guncangan tanganoperator.Tripod yang digunakan dalam penelitian ini bermerek Ouyama. Dapat dilihat pada Gambar 3.21 berikut.

58 6.Sigmat, Tang dan Obeng

Peralatan pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperti

sigmat, tang dan obeng,,dapat dilihat pada Gambar 3.22

Gambar 3.22 Sigmat, Tang dan Obeng.

6. Materan

Meteran digunakan untuk mengukur jarak sound level meter ke knalpot yang akan kita uji. Dapat dilihat pada Gambar 3.23

Gambar 3.23 Meteran

7.Tachometer

Gambar 3.24 Tachometer.

3.4. Set - Up Pengukuran Kebisingan Pada Knalpot

Langkah-langkah dalam pengukuran kebisingan pada knalpot standard

maupun knalpot standard dilawan dengan alat Aktif kendali Kebisingan sebagai

berikut :

1. Siapkan sebuah sepeda motor supra x 125 D.

2. Siapkan semua peralatan Aktif Kendali Kebisingan .

3. Pasang wayar penghubung arus listrik DC dari amplifier ke baterai. 4. Atur posisi microphone perekam suara knalpot dan speaker anti noise. 5. Pasang sound level meter ke tripod dan oprasikan sound level meter

dengan aturan batas kebisingan 60-120 dB.

6. Ukur jarak antara sound level meter ke ujung silencer menggunakan meteran dengan jarak 1 meter.

7. Arahkan microphone yang ada pada sound level meter ke arah ujung silencer.

8. Hidupkan mesin sepeda motor.

9. Pada sumbu X Y dan Z lakukan pengambilan data dengan kecepatan putaran 1000 dan 2000 rpm..

60 Untuk lebih jelasnya set-up pengambilan data kebisingan pada knalpot peniliti gamabarkan sketsanya yaitu dapat dilihat pada Gambar 3.25.

Gambar 3.25 Set-Up Proses Pengambilan Data Kebisingan Knalpot.

Dari Gambar 3.25 set-up proses pengambilan data suara knalpot alat kendali kebisingan aktif yang penulis rancang adalah bagian yang dilingkari berwarna merah, yaitu amplifier, perekam suara isd 4004, pembalik fasa, speaker dan tabung pipa PVC.

3.5. Sketsa Arah Pengukuran Pada Knalpot

Pengukuran dilakukan dengan metode setengah bola dengan 3 arah

Gambar 3.26 Sketsa Arah Pengukuran Kebisingan Knalpot Metode Setengah Bola

[3].

3.5. Variabel Yang Diamati

Sesuai dengan maksud penelitian, variabel ini menjadi fokus perhatian yang perlu dikondisikan untuk pengolahan data guna mendapatkan hasil yang mendekatin sempurna. Adapun variabel yang diamati dalam perancangan Kendali Kebisingan Aktif ini adalah berikut :

1. Posisi speaker, posisi microphone, variasi putaran mesin dan jarak sound level meter Bruel & Kjaer type 2238 fulfils ke knalpot.

2. Keefektifan alat kendali kebisingan aktif sebelum dan sesudah menggunakan pembalik fasa.

3. Perbandingan reduksi suara knalpot tanpa dan dengan alat kendali kebisingan aktif yang diamati pada sound level meter .

3.6 Pelaksanaan Penelitian

62

Gambar 3.27 Diagram Alir Penelitian MULAI

PERAKITAN ACTIVE NOISE CONTROL

 Pemasangan amplifier

 Perekam suara Penyusunan proposal

PERSIAPAN

 Pembuatan dan perancangan alat uji

 Perancangan aktif noise control

PEMASANGAN AKTIF NOISE CONTROL PADA SEPEDA MOTOR

 Pemasangan tabung pipa PVC

 Setting alat Kendali Kebisingan Aktif

NO

UJI COBA AKTIF NOISE CONTROL

 Pengambilan sample suara

 Mengukur kebisingan sinyal suara knalpot

ANALISA DATA

 Reduksi kebisingan

BAB IV

PROSES PERANCANGAN DAN HASIL

4.1 Perancangan Amplifier

Pemilihan amplifier pada penelitian ini merupakan hal yang mempengaruhi terhadap hasil suara yang dihasilkan untuk membangkitkan sinyal suara yang berguna untuk menyesuaikan besar kecilnya suara yang akan dihasilkan. Amplifier yang akan diaplikasikan pada alat ini mempunyai kelengkapan seperti potensio meter yang berfungsi untuk mengatur besarnya frekuensi yang dikeluarkan dari amplifier agar sama dengan besarnya frekuensi yang dikeluarkan dari sinyal suara knalpot.

Misalnya jika pada pengukuran suara knalpot sebesar 78dB maka peneliti juga akan menyesuaikan besar sinyal lawan (anti noise) dari pembangkit sinyal yaitu sebesar 78dB juga, agar frekunsinya sama dan reduksi suara dapat dicapai. Dimensi amplifier ini juga peneliti sesuaikan agar tidak terlalu besar agar terlihat lebih simpel dan sederhana, Amplifier yang digunakan sumber arusnya DC 12 Volt dari battery, hal ini dipilih karena aplikasi alat ini pada sepeda motor bukan pada listrik berdaya AC 220V. Daya amplifier yang dipilih sebesar 30 Watt, hal ini karena speaker yang digunakan berdaya 45 Watt. Jika speaker kecil dihubungkan dengan amplifier besar, jika sudah melewati rating yang tertera pada badan speaker yaitu 45 Watt maka akan merusak speaker tersebut. Berikut ini adalah spesifikasi amplifier yang digunakan.

64 Proses perancangan amplifier dapat dilihat pada Gambar 4.1 berikut.

Gambar 4.1 Proses Perancangan Amplifier.

4.2 Perancangan Speaker

Pada penelitian perancangan kendali kebisingan aktif ini peneliti menggunakan speaker sebagai keluaran penerjemah suara akhir setelah melalui proses perekaman, Speaker yang dipilih dipertimbangkan kualitasnya agar suara yang dihasilkan juga bagus. Speaker yang baik adalah speaker yang mampu mereproduksi daya amplifier dengan sebaik mungkin tanpa rugi atau loss yang besar, karena itu dengan daya amplifier 30 Watt dan daya speaker 45 Watt sudah cukup untuk melawan sinyal suara knalpot. Speaker yang baik akan menghasilkan nilai SPL yang lebih besar dibandingkan speaker biasa. Sensitivitas dinilai dengan satuan dB. Selain itu nilai impedansi akan menentukan daya output dari amplifier, semakin kecil impedansi semakin besar daya yang keluar dari amplifier.

Gambar 4.2 Speaker Dan Serat Carbon Tahan Panas.

Spesifikasi speaker :

Merek : Alpine seri Mk- 820 f

Daya : 45 W

Impedensi : 4 ohm

Dimensi : 4 inchi

4.3 Perancangan Penggeser Fasa

Untuk merancang sudut 1800 sebagai penggeser fasa atau disebut rangkaian inverting dengan menggunakan komponen elektronik yang terdiri dari kapasitor, resistor,ICL7660 dan Tl 072 CP. Rangkaian tersebut dapat menggeser fasa sebesar 1800 sehingga keluaran dari rangkaian inverting akan berlawanan fasa 1800 dengan masukannya. Sudut 1800, 2250, 2700, dan 3150 didapat dari masing-masing sudut fasa 00, 450, 900, dan 1350 yang dijadikan masukan untuk rangkaian inverting.

Pada Tahanan feed back = 1 kΩ

66 Perolehan tegangan (Av), tegangan output (Vout) dan tegangan catu daya (Vcc). Dapat dilihat pada rangkaian Gambar 4.3 berikut.

Gambar 4.3 Rangkaian Op-Amp Inverting (Penguat Pembalik Fasa)[3].

Diketahui:

• Rf = 1 kΩ = 1000Ω • Rin = 2 kΩ = 2000 Ω • Vin = 12 V

Av = (4.1)

Av = Av = - 0.5 Ω

Vout = Av.Vin = -0,5 Ω .12V = -6V

Apabila input yang diberikan adalah 12V, maka output yang dihasilkan adalah − 6 V. Hal ini mengasumsikan bahwa tegangan catu daya (Vcc) yang digunakan memungkinkan output bergerak mencapai nilai itu. Sebua ±6V terlalu kecil untuk itu, oleh karenanya membutuhkan catu daya dengan rating tegangan setidaknya ±9V (atau sekitar ±150% × Vout), untuk menguatkan tegangan input sebesar 12V.

Sehingga diperoleh : Av = −6 V

Vcc = ±8 V

4.3.1 Rangkaian Differensiator Op-Amp.

Pada rangkaian aplikasi differensiator op-amp ini ada tahanan dan kapasitor yang fungsinya untuk menfilter sinyal masukan, dengan demikian maka ada batasan input dari frekuensi yang masuk, batasan tersebut adalah :

(4.2)

sedangkan nilai frekuensi yang diakibatkan oleh RF dan C1 adalah:

(4.3) Bila sinyal input melebihi frekuensi fa maka hasil output akan sama dengan hasil input, yaitu fungsi rangkaian tersebut tidak lagi differensiator lagi tapi sebagai pelewat biasa. Syarat perhitungan nilai nilai R1, C1, RF, CF adalah sesuai dengan syarat sebagai berikut :

Perhitungan rangkaian Differensiator op-amp dari rangkaian dengan nilai C1 16v 2500μf dan R 3kΩ . Sumber tegangan ±12Volt awal sinyal adalah 0 Volt. Tegangan input Vin = 1 Volt saat 10 detik yaitu:

68 Gambar 4.4 Ilustrasi Output Rangkaian differensiator Op-amp dengan Input

Sinyal DC[10].

Gambar ilustrasi sinyal output untuk differensiator op-amp dari sinyal sinus dan segiempat adalah seperti pada Gambar 4.5 berikut.

Gambar 4.5 Ilustrasi Sinyal output rangkaian differensiator Op-amp[10].

Setelah dilakukan pemilihan bahan untuk membuat Rangkaian Op-Amp Inverting (Penguat Pembalik Fasa) yaitu menggunakan ICL7660 dan Tl 072 CP kapasitor 16V 2500μF dan resistor 3kΩ. Proses perakitan dan hasil komponen penggeser fasa dapat dilihat pada Gambar 4.6 berikut ini.

Gambar 4.6 Proses Perakitan dan Hasil Penggeser Fasa.

4.4 Perancangan Dudukan Rangkaian Elektonik

Peralatan elektronik seperti yang kita ketahui sangat rentan terhadap benturan – benturan, terkena air dan juga harus tetap (fixed) pada dudukannya artinya tidak boleh sembarang ditempatkan, untuk itu peneliti meracang sebuah dudukannya dengan membentuk kaca aryclic semedikian rupa dan membuat beberapa lubang baut dengan membautkannya pada amplifier. Baut yang digunakan adalah :

Baut panjang 6 cm diameter 8 mm : 3 Set

70

Ring : 20 buah

Peralatan ini digunakan sebagai dudukan (mouting) komponen pembangkit suara metode rekam, penggesser fasa, pembagi arus dan wayar-wayarnya. Dapat dilihat pada Gambar 4.7 berikut.

Gambar 4.7 Dudukan (mounting) Komponen.

Spesifikasi :

Merk : Cipta karya kaca arcliyc

Dimensi : 15 X 18 cm

Jumlah lubang baut : 12 buah

4.5 Hasil Perancangan Kendali Kibisingan Aktif

Gambar 4.8 Rangkaian Alat Kendali Kebisingan Aktif.

4.6 Media Memfokuskan Suara

Pengambilan data sinyal suara knalpot dilakukan dengan menggunakan media tabung pipa PVC yang berfungsi untuk memfokuskan suara menjadi searah. Dalam hal ini diameter tabung pipa PVC mempengaruhi terhadap cepat rambat bunyi. Gambar media tabung pipa PVC dapat dilihat pada Gambar 4.9 berikut.

72 Dari alat yang dibuat diketahui :

D = 102 mm r = 51mm

π = 3.14

f = 16.67 Hz c = 343 m/s

Perambatan gelombang akustik pada tabung dipengaruhi oleh diameternya dapat dihitung dengan rumus :

cl = c x (4.4)

Maka, Perambatan gelombang akustik dalam tabung berdiameter 102 mm adalah 83,68m/s. Sedangkan Perambatan gelombang akustik di udara adalah 343m/s. Jadi dapat disimpulkan bahwa semakin besar media rambatan gelombang akustik, maka cepat rambat bunyi juga semakin cepat.

Gambar 4.10 Setting Alat Kendali Kebisingan Aktif.

Setelah memasang alat Kendali Kebisingan Aktif lalu mensetting jarak SPL terhadap knalpot.dapat dilihat pada Gambar 4.11 berikut.

Gambar 4.11 Setting Jarak SPL Terhadap Knalpot.

74 Gambar 4.12 Proses Pengambilan Data Suara Knalpot.

Setelah proses pengambilan data sinyal knalpot awal, maka dilakukan pengujian dengan pembangkit suara knalpot itu juga dengan putaran mesin yang sama akan tetapi gelombang fasanya sudah digeser sebesar 1800. Dapat dilihat pada Gambar 4.13 berikut.

Gambar 4.13 Proses Pengujian Suara Knalpot Standart dengan Anti Noise Pergeseran Fasa 1800.

4.8 Hasil Pengujian Aktif kendali kebisingan

kebisingan adalah 1 meter dengan sumbu X,Y dan Z. Sumbu pengukuran dapat dilihat pada Gambar 4.14 sebagai berikut :

Gambar 4.14 Sumbu Pengukuran.

Untuk merubah putaran mesin dalam skala rpm ke frekuensi (Hz) dapat kita hitung dengan rumus sebagai berikut:

• Putaran mesin (n) = 1000 rpm

Dimana :

Maka frekuensi : f = Hz

• Putaran mesin (n) = 2000 rpm

Dimana :

Maka frekuensi : f = Hz

76 Tabel 4.1 Data kebisingan knalpot tanpa kendali kebisingan aktif dan menggunakan kendali kebisingan aktif pada putaran mesin 1000 Rpm. Putaran

Menurut tabel 4.1 hasil pengukuran sinyal suara knalpot standart sepeda motor supra x 125 D, bahwa terjadi reduksi suara dari penggunaan alat kendali kebisingan aktif yang penulis rancang. Pengambilan data sinyal suara dengan jarak pengukuran 1 meter dengan putaran mesin 1000 rpm reduksi yang terjadi yaitu sebagai berikut :

Sumbu Z : 66.5db – 64.5db = 2 db

Sumbu Y : 65.5db - 64db = 1.5 db

Sumbu X: 65 db – 64db = 1 db

Sumbu -X : 66 db – 64.2db = 1.8 db

Gambar 4.15 Grafik Pengukuran Kebisingan Knalpot Pada putaran Mesin 1000 rpm.

Setelah perancangan alat kendali kebisingan aktif dibuat dan diuji maka hasil reduksi suara yang diperoleh dapat dilihat perbandingannya pada gambar grafik 4.14 diatas. perbandingan kebisingan sinyal suara knalpot sepeda motor supra X 125D pada putaran mesin 1000 rpm yaitu pada sumbu Z tanpa menggunakan alat kendali kebisingan aktif mengalami tingkat kebisingan tertinggi yaitu sebesar 66.5dB, dan dengan menggunakan alat kendali kebisingan aktif sebesar 64.5dB, jadi reduksi yang terjadi sebesar 2 dB.

Berikut ini adalah tabel hasil pengukuran kebisingan pada knalpot Supra X 125D tanpa menggunakan kendali kebisingan aktif dan menggunakan kendali kebisingan aktif dengan alat sound level meter dengan putaran mesin 2000 rpm. Seperti pada Tabel 4.2 berikut ini.

78

2000 rpm 33.3 1 Meter X 69.3 db 68.3 db

2000 rpm 33.3 1 Meter -X 68.8 db 68.2 db

Menurut tabel 4.2 hasil pengukuran sinyal suara knalpot standart sepeda motor supra x 125 D, bahwa terjadi reduksi suara dari penggunaan alat kendali kebisingan aktif yang penulis rancang. Pengambilan data sinyal suara dengan jarak pengukuran 1 meter dengan putaran mesin 2000 rpm reduksi yang terjadi yaitu sebagai berikut :

Sumbu Z : 71db – 69.5db = 1.5 db

Sumbu Y : 69.9db - 68.9db = 1 db

Sumbu X: 69.3db – 68.3db = 1 db

Sumbu -X : 68.8db – 68.2db = 0.6 db

Dari data reduksi suara yang terjadi diatas, perbandingan tingkat kebisingan knalpot standart tanpa menggunakan kendali kebisingan aktif dan menggunakan kendali kebisingan aktif pada putaran mesin 2000 rpm dapat dilihat pada Gambar 4.16 berikut ini.

Dari gambar grafik perbandingan kebisingan sinyal suara knalpot sepeda motor supra X 125D pada putaran mesin 2000 rpm. Pada pengukuran sumbu Z tanpa menggunakan alat kendali kebisingan aktif mengalami tingkat kebisingan tertinggi yaitu sebesar 71dB, dan dengan menggunakan alat kendali kebisingan aktif sebesar 69.5dB, jadi reduksi yang terjadi sebesar 1.5dB. Ini terjadi karena sumbu Z merupakan sumbu pengukuran yang segaris dengan alat ukur sound level meter, sedangkan pada sumbu Y, X dan –X grafik menunjukkan penurunan hingga kebisingan terkecil sebesar 68.2dB setelah menggunakan alat kendali kebisingan aktif. Hal ini tentu dipengaruhi oleh sinyal yang sangat acak yang dihasilkan oleh knalpot.

Seperti yang kita ketahui bahwa gelombang suara pada knalpot yang acak dan sulit bertemu pada titik nol, bahkan tidak mungkin gelombang suara bertemu pada titik nol secara terus menerus artinya tidak ada suara sama sekali (diam). Ilustrasi keacakan sinyal pada sumbu Z, Y dan X dapat dilihat pada Gambar 4.17, 4.20 dan Gambar 4.23.

• Gelombang sinyal pengukuran pergeseran fasa pada sumbu Z yang

diilustrasikan dapat dilihat pada Gambar 4.17 berikut ini.

Gambar 4.17 Ilustrasi Pergeseran Fasa Gelombang Sinyal Kebisingan Pada Sumbu Z [3].

80 mesin 4000 rpm atau frekuensi 66.67 Hz mengalami kenaikan yang lebih tinggi dibandingkan dengan frekuensi sebelumnya, ini disebabkan karena pada putaran 4000 rpm suara tidak hanya ditimbulkan dari knalpot melainkan sudah ada pengaruh dari vibrasi mesin yang menimbulkan kebisingan. Dapat dilihat pada Gambar 4.18 berikut.

64

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

K

Gambar 4.18 Grafik Kibisingan Knalpot Sumbu Z Tanpa ANC

Setelah dilakukan pengujian dari alat kendali kebisingan aktif pada knalpot maka hasil reduksinya dapat dilihat pada Gambar 4.19 berikut.

0

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

K

Berdasarkan Gambar 4.19 dapat kita lihat bahwa reduksi suara yang terjadi dari putaran mesin 1000 rpm sampai dengan 4000 rpm mengalami penurunan yang tidak sama dibandingkan dengan Gambar 4.18, ini disebabkan karena bentuk gelombang dan amplitude yang berbeda-beda yang harus disesuaikan dengan anti sinyal yang dihasilkan dari alat yang dirakit. Reduksi suara yang terjadi pada sumbu Z berkisar 1.2 dB sampai dengan 2 dB.

• Gelombang sinyal pergesaram fasa pengukuran pada sumbu Y yang

diilustrasikan dapat dilihat pada Gambar 4.20 berikut ini.

Gambar 4.20 Ilustrasi Pergeseran Fasa Gelombang Sinyal Kebisingan Pada Sumbu Y [3].

Dari hasil pengukuran kebisingan knalpot standart supra X 125 D pada sumbu Y dapat dilihat pada Gambar grafik 4.21 berikut.

64

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

K

82 Dari Gambar grafik 4.21 diatas dapat kita lihat tingkat kebisingan knalpot standart tanpa kendali kebisingan yaitu dimulai dari 65.5 dB hingga 78 dB. Pada putaran mesin 3000 rpm tingkat kebisingan knalpot turun sebesar 1,2 dB, hal ini biasa terjadi karena fluktuasi keberagaman sinyal yang sangat acak dan sifat penyerapan bunyi pada frekuensi 50 Hz sesuai dengan sifat material akustik knalpot dan penyerapan kebisingan yang sesuai dengan media pemfokus suara yang penulis rancang yaitu berupa tabung PVC yang dilapisi dengan karpet peredam.

Menurut data hasil pengujian kefektifan alat kendali kebisingan aktif pada sumbu Y bentuk grafiknya dapat dilihat pada Gambar 4.22 berikut.

0

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

K

Gambar 4.22 Grafik Kibisingan Knalpot Sumbu Y dengan ANC.

• Gelombang sinyal pengukuran pergeseran fasa pada sumbu X yang diilustrasikan dapat dilihat pada Gambar 4.23 berikut ini.

Ga mbar 4.23 Ilustrasi Pergeseran Fasa Gelombang Sinyal Kebisingan Pada Sumbu

X [3].

Berdasarkan hasil pengukuran knalpot sepeda motor standart tanpa kendali kebisingan aktif pada putaran mesin 1000 hingga 4000 rpm dapat dilihat pada Gambar 4.24 berikut.

Gambar 4.24 Grafik Kibisingan Knalpot Sumbu X Tanpa ANC.

84 dengan arah keluarnya suara knalpot. Oleh karena itu dapat kita lihat tingkat kebisingan knalpot pada sumbu x kenaikanya hampir sama disetiap putaran mesin.

Berdasarkan hasil pengujian tingkat reduksi kebisingan yang dapat diperoleh oleh alat kendali kebisingan aktif dapat dilihat pada Gambar 4.25 berikut.

Gambar 4.25 Grafik Kibisingan Knalpot Sumbu X dengan ANC.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Pembuatan media simulasi berupa tabung pipa PVC dengan pemodelan berbentuk Y dengan penambahan karpet di lapisan dalam pipa agar tidak terjadi gema pada saat pengujian suara. Koefisien serap bunyi dari karpet tersebut sebesar 0.0025dB. Hasil pengujian reduksi suara sebesar 1.1dB. 2. Pembalik fasa yang dirakit menggunakan resistor feed back 1 kΩ resistor

input 2 kΩ, kapasitor 16V 2500μf dan sebagai penguat menggunakan ICL 7660 dan TL 702 CP. Semua rangkaian dirakit menjadi satu dengan menggunakan kaca acrylic yang dipasangkan pada badan amplifier dengan cara dibaut.

3. Sesuai dengan tujuan penelitian ini yaitu mengidentifikasi reduksi suara yang terjadi dari penggunaan alat yang dirancang berupa kendali kebisingan aktif pada knalpot sepeda motor supra X 125D. Hasil pengujian pada putaran mesin 1000 rpm reduksi suara tertinggi pada sumbu Z sebesar 2 dB, dan pada pada putaran mesin 2000 rpm reduksi suara tertinggi juga terjadi pada sumbu Z sebesar 1.5 dB

5.2 Saran

1. Untuk pengembangan Aktif Kendali Kebisingan pada knalpot (noise silencer) dapat digunakan peralatan yang lebih canggih untuk menghasilkan reduksi suara yang lebih besar, dan juga pada saat pengujian dapat mengatur konfigurasi penetapan speaker sebagai anti noise . Selain itu tempat pengujian alat ini harus kedap suara untuk menghasilkan data yang lebih akurat.

2. Alat Aktif Kendali kebisingan ini diperlukan penelitian lebih lanjut untuk dapat digunakan pada sepeda motor.

25

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Asal Perambatan dan Kecepatan Bunyi

Kata bunyi mempunyai dua definisi : (1) secara fisis, bunyi adalah penyimpangan tekanan, pergeseran partikel dalam medium elastik seperti udara. Ini adalah bunyi objektif . (2) secara fisiologis, bunyi adalah sensasi pendengaran yang disebabkan penyimpangan fisis yang digambarkan. Ini adalah bunyi subyektif [3].

Gambar 2.1 Garpu Tala yang Dipukul Menghasilkan Perubahan Tekanan Udara Karena Getarannya dan Menghasilkan Bunyi [4].

Rambatan gelombang bunyi disebabkan oleh lapisan perapatan dan peregangan partikel-partikel udara yang bergerak ke arah luar, yaitu karena penyimpangan tekanan dan getaran yang terjadi pada subyek yang dipukul (lihat Gambar 2.1). ini sama dengan penyebaran gelombang air pada permukaan suatu kolam dari titik dimana batu dijatuhkan.

Tahapan diskret sinyal tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.2 terlihat bahwa tahapan pertama adalah sinyal berbentuk sinusoidal yang kemudian beralih kepada sinyal berbentuk eksponensial dan dilanjutkan kepada sinyal square dan diakhiri dengan sinyal sinusoidal yang terekponensial yang begitu berfluktuasi dengan amplitude yang sangat acak.

Gambar 2.2 Sinyal Suara dan Sinyal Diskret atau Dalam Istilah Pemrosesan Sinyal Disamplingkan [6].

Kecepatan perambatan gelombang suara pada medium ditentukan oleh

27 c = kecepatan suara

a = perbandingan dari suhu spesifik pada tekanan konstan dengan suhu spesifik pada volume konstan. = 1,4 (untuk medium udara)

G = konstanta gas = 8317 m2 / s2K

To = suhu dalam Kelvin = 20 oC + 273 = 293 oK M = berat molekul dari medium = 29 (udara)

Jadi, dengan demikian kecepatan perambatan gelombang akustik pada udara adalah sebesar :

2.2. Proses Interferensi Gelombang Suara

Suara adalah gelombang yang memiliki kerapatan, masing-masing atau frekuensi dapat diwakili ole sebuah suara dari frekuensi yang sama diciptakan dengan perbedaan waktu 1 detik setelah gelombang pertama, hal ini berarti suara kedua sedikit keluar jalur dari fase suara pertama atau gelombang sinusnya [5].

.

Pada Gambar 2.3 dapat dilihat persamaan frekuensi dan perbedaan percepatan pada sound pressure level yang terjadi pada long wave length dan short wave length.

Frekuensi dan kecepaatan rambatan bunyi

. f Hz

. f frekuensi (Hz) (2.1)

. t waktu (detik)

Pergerakan kecepatan gelombang bunyi berbeda pada tiap media, seperti pada udara, gas atau air. Cepat rambat bunyi bergangtung pada kerapatan, suhu dan tekanan media udara.

Cg γ pa m (2.2) γ = rasio panas spesifik (untuk udara)

Pa = tekanan asmosfer (pa) ρ = kerapatan (kg/m3)

T = suhu (K)

Intensitas dan kecepatan partikel bunyi di udara

I (2.4)

29 I = Intensitas bunyi ( )

W = Daya akustik (Watt)

A = luas area (m2)

Kecepatan partikel adalah radiasi bunyi yang dihasilkan sumber bunyi akan mengelilingi udara sekitarnya.

2.2.1 Perambatan Bunyi Pada Media

Bunyi dapat merambat pada tiga media.

1. Udara/gas

2. Air/cairan

3. Benda padat

Laju bunyi pada beberapa material pada 200 C & 1 Atm (Atmosfir) dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Kelajuan Bunyi Pada Material.

6 Air laut 1560

7 Besi & Baja ≈5000

8 Kaca ≈ 4500

9 Aluminium ≈5100

10 Kayu keras ≈4000

Sumber: Giancolli, Douglas. Physiscs Third Edition. New Jersey : Prentice Hall Englewood Cliffs.

Dari Table 2.1 kita dapat melihat bahwa kelajuan bunyi pada setiap material berbeda. Pada udara sangat ditentukan oleh kelembaman, meskipun pada material lainya suhu cukup menentukan namun pada udara sangat mempengaruhi.

Khususnya pada material padat laju bunyi lebih tinggi ini dipengaruhi oleh ikatan kimia setiap material yang cukup menentukan kelajuan bunyi. Diketahui aluminium adalah salah satu material yang menjadi media kelajuan bunyi cukup tinggi [7].

2.3. Aktif Kendali Kebisingan /Active Noise Control (ANC)

Merupakan suatu teknologi yang berguna untuk menghilangkan bising yang tidak diinginkan. Prinsip kerjanya adalah dengan menghasilka bising dari sumber suara. Dengan metode sinyal yang telah kita dapatkan harus kita cari anti sinyalnya yaitu yang serupa dengan sinyal awal tapi berlawanan fasa.

31 Pada Gambar 2.4 diperlihatkan pergeseran fasa yang berfluktuasi terhadap waktu. Dimana dengan pergeseran fasa tersebut akan terjadi interferensi bunyi yang bertujuan mencapai propagasi sehingga terjadi reduksi.

Gambar 2.5 Dua Buah Gelombang Tegak Dengan Perbedaan Fasa 1800 Yang Saling Meniadakan[8]

Pada Gambar 2.5 diperlihatkan dua bunyi yang berbeda fasa 1800 yang saling meniadakan yang akan menuju kuadran tidak ada bunyi sama sekali.

Pada Gambar 2.6 dapat dilihat bahwa sinyal awal dan sinyal lawan bergabung dengan fasa yang berlawanan 1800 dan sinyal saling meniadakan. Dimana persamaan yang ditunjukan adalah :

. sinyal sumber y1 A sin ωt Sinyal lawan y2 −Α sin ωt

Maka persamaan dari penggabungan sinyal sumber dengan sinyal lawan adalah :

Yaktif noise = y1 + y2

Yaktif noise = A sin ω t −A sin ωt

= 0 (2.6)

Sinyal suara mempunyai bentuk kontur yang sangat rumit dan sangat acak. Itu terjadi karena pergeseran fasa yang sangat rapat sehingga menyulitkan pendektesian jika hanya memakai peralatan yang sederhana. Dasar dari pergeseran fasa pada sinyal bunyi dapat kita lihat pada Gambar 2.7 yaitu dari langkah sampai IX perioda (T) mengalami perubahan dari ¼ T pertama sampai dengan ¼ T ke sembilan. Pada perubahan yang terjadi inilah pergeseran fasa tersebut bergerak.

33 Begitulah fluktuasi sinyal yang bergerak. Sangat rumit dan acak sehingga untuk mendeteksinya diperlukan pendekatan perhitungan yang baik untuk mendapatkan hasil yang maksimal.

Gambar 2.7 Pergeseran Fasa Pada Sinyal Suara [3]

2.4 Uraian Aktif Kendali Kebisingan

terbaik pada frekuensi tinggi (diatas 5000Hz). Sistem aktif kendali kebisingan telah dikembangkan untuk mengatasi strategi pasif pada frekuensi rendah (dibawah 1000Hz) [4].

Untuk meredam suara, sebuah speaker penghilang bising dapat diletakkan berhadapan dengan sumber suara. Dalam kasus ini, speaker tersebut harus memiliki tingkat kekuatan suara yang sama dengan sumber suara yang tidak diinginkan. Selain cara tersebut juga dapat diletakkan pada tempat dimana peredaman suara diinginkan, seperti telinga pengguna. Hal ini memerlukan kekuatan peredam yang lebih kecil, namun hanya efektif bagi satu pengguna saja. Penghilang bising pada tempat-tempat lainnya menjadi lebih sulit karena gelombang yang bergerak ke berbagai arah dan sinyal peredam dapat bergabung dan membuat gelombang interferensi yang malah memperkuat ataupun merusak suara [9].

Aktif kendali kebisingan modern dilakukan dengan menggunakan komputer, yang menganalisa bentuk gelombang bising, lalu menciptakan bentuk gelombang sinyal terbalik untuk menghilangkannya dengan proses interferensi. Bentuk gelombang ini identik, memiliki amplitudo yang sama persis dengan gelombang kebisingan aslinya, tetapi sinyalnya terbalik. Hal ini menciptakan interferensi perusak yang mengurangi amplitudo bising yang diterima.

Metode aktif ini berbeda dengan penghilangan bising pasif yang tidak

menggunakan knalpot

sepeda motor. Metode pasif ini memiliki kekurangan pada sifatnya yang hampir menutupi dan menghambat total semua aliran udara dan suara.

Keuntungan metode kontrol kebisingan aktif dibandingkan pasif adalah :

• Lebih efektif dalam frekuensi rendah

• Tidak memakan banyak tempat

35

2.5. Tabung Pipa PVC

Implementasi dari penelitian ini menggunakan pipa PVC yang dilengkapi dengan speaker sumber suara dan pembangkit noise. Sistem dilengkapi microphone yang berfungsi untuk merekam suara knalpot digunakan sebagai sumber suara. Ukuran pipa disesuaikan dengan besar tabung knalpot. Berikut ini adalah Gambar pipa PVC.

Gambar 2.8 Sketsa Tabung PVC Pengujian.

2.6. Mikrofon

Mikrofon microphone) adalah suatu jenis

mengubah energi-energi salah satu alat untuk membant

banyak alat seperti

Istilah mikrofon berasal darimikros yang berarti kecil dan

fon yang berarti

mikrofon praktis sangat penting pada masa awal perkembangan telepon. Beberapa penemu telah membuat mikrof

2.7 Pengeras Suara

Pengeras suara loud speaker atau speaker) adalah

menggetarkan komponennya yang berbentuk membran untuk menggetarkan udara sehingga terjadilah gelombang suara sampai di kendang telinga kita dan dapat kita dengar sebagai suara. Dalam setiap sistem penghasil suara (loud speaker), pengeras suara merupakan juga menentukan kualitas suara di samping juga peralatan pengolah suara sebelumnya yang masih berbentuk listrik dalam rangkaian penguat amplifier [9].

Sistem pada pengeras suara adalah suatu komponen yang mengubah kode sinyal elektronik terakhir menjadi gerakan mekanik. Dalam penyimpan suara pada kepingan cd, pita magneti pengeras suara loud speaker yang dapat kita dengar. Pengeras suara adalah sebuah teknologi yang memberikan dampak yang sangat besar terhadap budaya kita,

2.8 Amplifier

Amplifier adalah komponen elektronika yang di pakai untuk menguatkan daya atau tenaga secara umum. Dalam penggunaannya, amplifier akan menguatkan signal suara yaitu memperkuat signal arus I dan tegangan V listrik dari inputnya. Sedangkan outpunya akan menjadi arus listrik dan tegangan yang lebih besar.

37 transistor, dan bagian penguat arus susunannya transistor paralel. Masing masing transistor derdaya besar dan menggunakan sirip pendingin untuk membuang panas ke udara, sehingga pada saat ini banyak yang menggunakan transistor simetris komplementer [9].

2.9 VRM-01 Voice Recording Module ISD 4004

ISD 4004Recording adalah modul yang berfungsi untuk menyimpan dan memutar ulang suara. Pada aktif kendali kebisingan modul ini digunakan sebagai media untuk mengolah data yang diterima dari suara knalpot, setelah itu dikeluarkan melalui speaker. Dapat kita lihat pada Gambar 2.9 dijelaskan bagian – bagian dari komponen voice recording module ISD 4004.

Gambar 2.9 Voice Recording Module ISD 4004.

Gambar 2.10 Blok Diagram Voice Recording Module [9].

2.10 Penggeser Fasa

Penggeser fasa merupakan suatu alat untuk menggeser fasa pada sinyal.Teknik ini digunakan dengan tujuan untuk membalikkan fasa 1800 yang sasaranya adalah untuk membuat anti sound pada penelitian ini. Sehingga dapat menghasilkan pemrosesan sinyal aktif kendali kebisingan.

39 Gambar 2.11 Proses Input Dan Output Dari Pergeseran Fasa[3].

2.11 Sound Power Level

Sound Power Level adalah pengukuran radiasi kuat bunyi dari sumber yang tergantung dari kuat sumber bunyinya dan juga jarak dari sumber bunyi. Daya bunyi dari suatu sumber dinyatakan di dalam watt. Biasanya daya bunyi sumber dinyatakan dalam skala logarithmic. Suatu sound power level (LW) dinyatakan dalam decibels dengan rumus :

Gambar 2.12 Knalpot atau Sumber Suara[3].

LW = 10log10 dB (2.7)

Wo = Daya referensi (watt)

Standart referensi sound power adalah 1 picowatt (dimana 1 microwatt atau 10-12 watt).

Dimana subsitusinya adalah :

Lw= 10 log 10 (W/10-12) = [10 log 10W+ 120] dB (2.8)

2.12 Sound Pressure level

Sound Pressure level adalah tekanan suara yang bergantung dengan tekanan, suhu, dan kelembaman. Untuk tekanan pada suara dinyatakan dalam 1 atmosfir ( 1 ATM). Dengan mengeset tekanan pada 1 ATM maka pengukuran baru dapat dilakukan. Penggabaran kuat sinyal sound pressure dalam 1 ATM dan deviasi sound pressure adalah;

P = (2.9)

Po = tekanan lingkungan local

P = deviasi sound pressure

41

2.13 Mekanisme dan Cara Kerja

Kendali Kebisingan aktif adalah dengan cara menambahkan bunyi kebalikan yang tepat untuk menghilangkan kebisingan tersebut (anti sound). Kita dapat melihat gelombang dengan amplitude yang awal kemudian kita berikan amolitudo yang berlawanan (berbeda fasa1800) pada sisi lain., dua gelombang dengan fasa berlawanan dan amplitude sama digabungkkan maka akan menghapukan keseluruhan amplitudo.

Dengan pendektesian bunyi melalaui mikropon, Aktif kendali kebisingan dapat secara otomatis menghasilkan isyarat yang benar untuk mengirim kepada pengeras suara yang akan menghasilakan anti sound untuk menghilangkan bunyi yang asli. Ukuran daerah kesunyian yang diciptakan tergantung pada panjang gelombang bunyi. Efektifitas sistem sangat tergantung pada ukuran dan bentuk ruang dimana diterapkan, ukuran sumber bunyi yang tidak dikehendakai dan jumlah dan posisi pengeras suara yang digunakan untuk menghasilkan anti sound.

2.14.Aplikasi Aktif Kendali Kebisingan

Pada penelitian ini Aktif Kendali Kebisingan digunakan untuk mendeteksi sinyal redaman di knalpot (silencer) sepeda motor. Sinyal bunyi yang akan dihasilkan adalah diusahakan tereduksi seminimal mungkin untuk mendapatkan kenyamanan bunyi. Berikut ini adalah Gambar knalpot untuk aplikasi Aktif Kendali Kebisingan. Dapat dilihat pada Gambar 2.12

21

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kenyamanan dan ketentraman di lingkungan merupakan suatu hal yang sangat diinginkan oleh banyak orang, namun hal ini sangat disayangkan, karena saat ini dilingkungan tingkat kebisingan sudah tidak membuat kenyaman lagi pada pendengaran manusia. Hal ini diiringi dengan berkembangnya mesin-mesin motor bakar, turbin gas yang banyak digunakan pada pabrik- pabrik dan juga pada alat tranportasi yang membuat kebisingan pada lingkungan.

Perusahaan industri otomotif dari berbagai macam merek, seperti pembuatan sepeda motor, sudah banyak berinovasi mulai dari desain bentuk body, performance mesin, dan juga pada knalpot yang merupakan suatu komponen untuk meredam kebisingan yang ditimbulkan dari mesin sepeda motor tersebut.

Knalpot sepeda motor dari pabrikan masih menyebabkan kebisingan pada lingkungan. Metode peredam suara secara konvensional, dilakukan secara pasif dengan menempatkan bahan-bahan peredam di sekitar sumber bising atau pada ruang yang akan diredam. Pada penelitian ini, dibuat suatu metode peredaman secara aktif dengan jalan membangkitkan suara yang berbeda phase 1800 dengan sumber bising yang ada. Bila kedua sumber suara tersebut dipertemukan, maka yang terjadi ialah keduanya akan saling melemahkan. Namun semua pakar maklum dalam praktisnya tidak ada kondisi ideal, artinya tidak mungkin kondisi nol dapat dicapai. Maka dari itu penulis melakukan perancangan alat Kendali Kebisingan Aktif, yang akan dicoba pada knalpot standart sepeda motor supra X 125D.

bermunculan bagi kalangan akademik baik itu nasional maupun internasional ataupun seperti yang diteliti Laboratorium Noise and Vibration Control Fakultas Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara (lihat pada lampiran).

Active noise control (ANC) adalah sebuah sistem berbasis pada teori adaptif filter yang berkembang sekitar tahun 1980. Perkembangan teknologi komputer dan sistem mikroprosesor menjadikan implementasi nyata konsep ANC sudah semakin dekat. Penggunaan sebuah PC yang dilengkapi dengan perangkat lunak yang menjalankan sebuah algoritma ANC dapat memberikan manfaat

langsung dalam peredaman sumber noise. Sistem ini dapat menjadikan sebuah implementasi berbiaya rendah dari sebuah algoritma ANC dan memberikan perkembangan yang luas dalam ANC [2].

Dari beberapa penelitian sebelumnya yang telah dilakukan diatas, baik itu dari Indonesia maupun dari luar negeri yaitu mengaplikasikan kendali kebisingan aktif pada media simulasi pipa tabung PVC dengan melaga suara speaker 1 dan suara speaker 2 dengan frekuensi yang sama dan melihat reduksi suara yang terjadi pada osiloskop. Sedangkan metode peredaman dengan karpet dibuat pada tabung pvc dan diuji langsung pada knalpot sepeda motor dengan membandingkan kebisingan suara knalpot sebelum diberikan peredaman karpet dan kebisingan sesudah diberikan peredam karpet dengan menghitung koefisien serap bunyinya.

Sedangkan yang penulis buat dalam skripsi ini adalah merancang sebuah alat elektronik yang mampu membangkitkan sinyal suara untuk melawan suara knalpot standart yang frekuensinya sama dan membuat penggeser fasa 1800 agar reduksi suara dapat terjadi. Metode yang dilakukan yaitu dengan membuat pembangkit sinyal metode rekam ISD 4004 yang fungsinya untuk merekam suara knalpot, dan diterjemahkan melalui speaker yang fasanya sudah bergeser dilaga dengan suara knalpot secara langsung. Selain itu untuk aplikasi langsung pada knalpot supra X 125D, penulis membuat tabung PVC yang dilapisi dengan peredam karpet agar suara menjadi searah dan tidak bergema pada saat pengujian dan mendapatkan hasil yang maksimal.

23

1.2. Perumusan Masalah

Knalpot sepeda motor yang berfungsi untuk meredam suara yang dihasilkan dari mesin dapat menyebabkan kebisingan pada lingkungan, Untuk mengatasi hal tersebut akan dibuat suatu alat yang berupa Kendali Kebisingan Aktif, yaitu dengan mempertemukan frekuensi sumber noise dan anti noise yang amplitude nya sama. Teknik ini ditujukan untuk meredam kebisingan seminimal mungkin atau bahkan dapat menghilangkan kebisingan tersebut. Jika pelemahan (pereduksian) sinyal bisa dilakukan dengan sempurna.

Pemrosesan sinyal dalam penelitian ini adalah dengan membuat amplitudo dan frekuensi anti noise berbalik fasa dari sinyal sumber untuk menghasilkan suatu pelemahan (reduksi) sinyal.

Pelemahan kebisingan (noise reduction) ini dibuat dengan menggunakan Pembangkit Sinyal Bising dan Penggeser Fasa yang akan dicoba pada knalpot sepeda motor supra x 125 D, yaitu sumber suara dari knalpot akan dipertemukan dengan sinyal lawan Anti Noise dari speaker.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Merancang prototipe perangkat elektronik sebagai penghasil suara.

2. Merancang prototipe pemrosesan sinyal yang dapat menggeser fasa dimana dengan pergeseran fasa ini maka sinyal dapat di tuning frekuensinya agar dapat membalikkan fasa 1800. Sehingga menghasilkan sinyal lawan dan anti sinyal di dapatkan. Dimana tujuanya adalah untuk melawan sinyal bising knalpot agar kebisingan dapat tereduksi.

3. Mengidentifikasi terjadinya kebisingan yang dapat direduksi oleh alat Aktif Kendali Kebisingan yang peneliti rancang.

1.4. Manfaat Penelitian

dunia pendidikan tentang teknik untuk melakukan menurunkan tingkat kebisingan, dapat diaplikasikan pada berbagi keteknikan baik pada pesawat, pada pabrik, mesin-mesin kapal dan lain sebagainya, namun dalam penelitian ini diaplikasikan pada knalpot sepeda motor. Penelitian ini juga bermanfaat membantu program pemerintah dalam menekan pencemaran suara terkhusus pada daerah industry dan kota yang padat dan juga penelitian ini juga bermanfaat sebagai referensi untuk masyarakat dan engineer maintenance dalam melakukan metode menurunkan tingkat kebisingan.

1.5 Sistematika Penulisan

19

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk merancang sebuah alat kendali kebisingan aktif yang berfungsi untuk mereduksi kebisingan pada knalpot. Metode yang digunakan adalah dengan mempertemukan frekuensi antara sumber noise dan anti noise yang memiliki amplitude yang sama, namun fasanya berbeda 1800. Akibatnya kedua sumber suara ini akan saling melemahkan. Implementasi penelitian ini menggunakan tabung pipa PVC berbentuk Y yang berfungsi untuk memfokuskan suara. Dan sebagai media percobaanya akan dipasangkan pada knalpot sepeda motor supra X 125D. Amplifier berdaya 30 watt DC 12V digunakan sebagai terminal pemrosesan data sinyal dan penguat suara untuk pembangkit noise. Metode yang digunakan untuk mengolah sinyal knalpot adalah dengan teknik rekam menggunakan ISD 4004. Untuk memperoleh pergeseran fasa 1800 penulis menggunakan ICL 7660 dan TL 072 CP, resistor sebesar 3Ω dan kapasitor untuk menstabilkan arus. Pengujian alat dilakukan dengan cara merekam suara knalpot lalu hasil rekaman akan dilawan dengan sinyal knalpot itu juga yang amplitudonya sama. Mengukur reduksi yang terjadi menggunakan alat sound presseure level. Hasil pengujian dengan variasi putaran mesin 1000 dan 2000 rpm memperlihatkan hasil peredaman optimal sebesar 2 dB.

ABSTRACT

This research aims to design an active noise control apparatus that serves to reduce noise on the exhaust . The method used is to bring together the frequency between the noise source and the anti-noise that has the same amplitude but different phase 1800. As a result, both the sound source will weaken each other. Implementation of this study used Y shaped tube PVC pipe that serves to focus the sound. And as a media experiment will be attached to a motorcycle exhaust supra X125D. power amplifier 30 watt DC 12V is used as a data processing terminal and the signal-noise amplifier for generating noise. The method used to process the exhaust signal is recorded using ISD 4004 .tecnique to obtain a phase shift of 1800 authors use ICL 7660 and TL 072 CP, amounting to 3 ohm resistors and capasitor to stabilize the flow. Testing instrument is passed by recording the exhust sound of the recording will be confronted with the exhaust signal amplitude is also the same. Measure the reduction that occurs using a sound level meter. The test results with the variation of the engine rotation in 1000 and 2000 rpm show the results of optimal reduction of 2dB.

Key word : Active noise control, PVC pipe tube, sinyal generator, phase shifter, exhaust.

1

PERANCANGAN ALAT KENDALI KEBISINGAN AKTIF PADA

KNALPOT STANDART SEPEDA MOTOR SUPRA X 125 D DAN

MENGIDENTIFIKASI REDUKSI SUARA YANG TERJADI

SKRIPSI

Skripsi yang Diajukan Untuk melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

AHMAD RIDWAN NASUTION

NIM: 110401016

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

11

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia dan rahmat-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah “Perancangan Alat Kendali Kebisingan Aktif Pada Knalpot Standart Sepeda Motor Supra x 125 D dan Mengidentifikasi Reduksi Suara yang Terjadi”.

Dalam penulisan Skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan membahas dan menyajikan, berdasarkan ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, literature serta bimbingan dan arahan dari pembimbing.

Pada kesempatan ini, penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :

1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Kaliman Nasution dan Ibunda Almh. Siti Hawa Siregar, abang dan adik tersayang (Lukman Nul Hakim Nasution Dan Dina Maulina Nasution) atas doa, kasih sayang, pengorbanan dan tanggung jawab yang selalu menyertai penulis,

2. Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri selaku dosen pembimbing sekaligus ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU, yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan.

3. Alfisyahrin, ST.MT selaku mahasiswa S3 Teknik Mesin yang telah

meluangkan waktunya dan banyak memberikan ilmu kepada penulis hingga skripsi ini terselesaikan,

5. Teman – teman stambuk 2011 Khusunya team noise knalpot yang menemani penulis dalam mengikuti study baik suka maupun duka,

6. Semua pihak yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini. Kritik dan saran sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis sendiri pada khususnya, Semoga ALLAH SWT selalu menyertai.

Medan, Januari 2016 Penulis ,

13

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR NOTASI ... viii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 LatarBelakang ... 1

1.2 PerumusanMasalah ... 3

1.3 TujuanPenelitian ... 3

1.4 ManfaatPenelitian ... 4

1.5 SistematikaPenulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1AsalPerambatandanKecepatanBunyi ... 7

2.2 Proses InterferensiGelombangSuara ... 7

2.3 AktifKendaliKebisingan /Active Noise Control (ANC) ... 10

2.4 UraianAktifKendaliKebisingan ... 13

2.6Mikrofon…...………...………15

2.7 PengerasSuara……….16

2.8 Amplifier………...……..16

2.9 VRM-01 Voice Recording Module ISD 4004………17

2.10.PenggeserFasa………..18

2.11Sound Power Level ... 19

2.12Sound Pressure level………..……….20

2.12Mekanismedan Cara Kerja………21

2.14AplikasiAktifkendalikebisingan………..21

BAB III METODE PERANCANGAN ... 23

3.1 TempatdanWaktu ... 23

3.2 TahapanPenelitian ... 23

3.3 BahandanPeralatan... 25

3.3.1 Bahan ... 26

3.3.2 Peralatan ... 34

3.4 Set - Up PengukuranKebisinganPadaKnalpot ... 49

3.5 SketsaArahPengukuranPadaKnalpot ... 40

3.5 Variabel yang Diamati ... 41

15

BAB IVPROSES PERANCANGAN DAN HASIL ... 43

4.1 Perancangan Amplifier ... 43

4.2 Perancangan Speaker ... 44

4.3 PerancanganKomponenPenggeserFasa………...….45

4.3.1RangkaianDifferensiator Op - amp…….……….47

4.4 PerancanganDudukanRangkaianElektonik………..49

4.5HasilPerancanganAktifkendaliKibisingan………..50

4.6 Media MemfokuskanSuara ... 51

4.8 HasilPengujianAktifkendalikebisingan………...54

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 65

5.1 Kesimpulan ... 65

5.2 Saran ... 65

DAFTAR PUSTAKA ... ix

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Garpu Tala yang Dipukul Menghasilkan Perubahan Tekanan

Udara Karena Getarannya dan Menghasilkan Bunyi ... 5

Gambar 2.2 Sinyal Suara dan Sinyal Diskret atau Dalam Istilah Pemrosesan Sinyal Disamplingkan ... 6

Gambar 2.3 Sinyal Tegak Dengan Panjang Gelombang Pada Perbedaan Kecepatanya ... 7

Gambar 2.4 Gelombang Tegak Pada Pergeseran Fasa ... 10

Gambar 2.5 Dua Buah Gelombang Tegak Dengan Perbedaan Fasa 1800 Yang Saling Meniadakan ... 11

Gambar 2.6 Sinyal Sumber Dan Sinyal Lawan Digabung Menjadi Reduksi 11 Gambar 2.7 Pergeseran Fasa Pada Sinyal Suara ... 13

Gambar 2.8 Sketsa Tabung PVC Pengujian... 15

Gambar 2.9 Voice Recording Module ISD 4004 ... 17

Gambar 2.10 Blok Diagram Voice Recording Module... 20

Gambar 2.11 Proses Input Dan Output Dari Pergeseran Fasa ... 19

Gambar 2.12 Knalpot atau Sumber Suara ... 19

Gambar 2.13 Silincer Standart Knalpot Sepeda Motor ... 21

Gambar 3.1 Skema Percobaan Pada Tabung PVC ... 23

Gambar 3.2 Karpet Peredam Pada Pipa PVC ... 25

Gambar 3.3 Knalpot Sepeda Motor Supra x 125D ... 36

Gambar 3.4 Microphone ... 27

Gambar 3.5 Pembangkit Sinyal Suara dengan Teknik Rekam ... 32

17

Gambar 3.13 Papan Sirkuit Cetak ... ...32

Gambar 3.14 Speaker ... ...33

Gambar 3.15 Amplifier ... ...33

Gambar 3.16 Baterai ... ...34

Gambar 3.17 Multitester ... ...35

Gambar 3.18 Mesin Bor dan Gerinda ... ...35

Gambar 3.24 Tachometer ... ...39

Gambar 3.25 Set-Up Proses Pengambilan Data Kebisingan Knalpot ... ...40

Gambar 3.26 Sketsa Arah Pengukuran Kebisingan Knalpot Metode Setengah Bola ... ...41

Gambar 3.26 Diagram Alir Penelitian... ...42

Gambar 4.1 Proses Perancangan Amplifier ... ...44

Gambar 4.2 Speaker Dan Serat Carbon Tahan Panas ... ...45

Gambar 4.3 Rangkaian op-amp Pembalik Fasa ... ...46

Gambar 4.4 Output Rangkaian differensiator Op-amp dengan Input Sinyal ....48

Gambar 4.5 Sinyal output rangkaian differensiator Op-amp ... ...48

Gambar 4.6 Proses Perakitan dan hasil penggeser fasa 1800 ... ...49

Gambar 4.7 Dudukan (mounting) Komponen ... ...50

Gambar 4.8 Rangkaian Alat Aktif Kendali Kebisingan ... ...51

Gambar 4.9 Media Memfokuskan Suara ... ...51

Gambar 4.10 Setting Alat Aktif Kendali Kebisingan ... ...53

Gambar 4.11 Setting jarak SPL Terhadap Knalpot ... ...53

Gambar 4.12 Proses Pengambilan data Suara Knalpot ... ...54

Gambar 4.13 Proses Pengujian Suara Knalpot Standart dengan Anti Noise Pergeseran Fasa 1800 ... ..54

Gambar 4.15 Grafik Pengukuran Kebisingan Knalpot Pada putaran Mesin 1000 rpm …...57 Gambar 4.16 Grafik Pengukuran Kebisingan Knalpot Pada putaran Mesin 2000

rpm ………...58 Gambar 4.17 Ilustrasi Pergeseran Fasa Gelombang Sinyal Kebisingan Pada

Sumbu Z...59 Gambar 4.18 Grafik Kibisingan Knalpot Sumbu Z Tanpa ANC ……...……...60 Gambar 4.19 Grafik Kibisingan Knalpot Sumbu Z dengan ANC …..………....60 Gambar 4.20 Ilustrasi Pergeseran Fasa Gelombang Sinyal Kebisingan Pada

Sumbu Y………61 Gambar 4.21 Grafik Kibisingan Knalpot Sumbu Y Tanpa ANC……... ………61 Gambar 4.22 Grafik Kibisingan Knalpot Sumbu Y dengan ANC …………..…62 Gambar 4.23 Ilustrasi Pergeseran Fasa Gelombang Sinyal Kebisingan Pada