Studi Eksperimental Kebisingan Menggunakan Metode Kendali Kebisingan Aktif Pada Knalpot Supra X 125D

(1)

STUDI EKSPERIMENTAL KEBISINGAN MENGGUNAKAN

METODE KENDALI KEBISINGAN AKTIF PADA KNALPOT

SEPEDA MOTOR SUPRA X 125D

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

RIO MARTUA HARAHAP

110401011

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2016

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk melakukan studi eksperimental kebisingan sebelum menggunakan alat kendali kebisingan aktif dan sesudah menggunakan alat kendali kebisingan aktif sehingga diperoleh hasil reduksi noise pada knalpot Supra X 125D. Pengukuran dilakukan dengan variasi putaran 1000rpm, 2000rpm, 3000rpm dan 4000rpm dengan arah horizontal, vertikal, dan aksial. Dari analisa kebisingan Knalpot Supra X 125D tanpa menggunakan alat kendali kebisingan aktif, nilai kebisingan terbesar terdapat pada arah aksial (Z) diputaran 4000rpm dan jarak 0.75 meter dengan nilai 80.4 dB. Sedangkan menggunakan alat kendali kebisingan aktif, nilai kebisingan terbesar pada arah aksial juga (Z) diputaran 4000 rpm dan jarak 0.75 meter dengan nilai 79 dB. Dari perbandingan antara knalpot sebelum menggunakan Active Noise Control dan sesudah menggunakan

Active NoiseControl didapatkan nilai reduksi terbesar pada alat kendali kebisingan aktif di sumbu (Z) diputaran 1000rpm dan jarak 1.5 meter dengan nilai Non Active Noise Control 65.5 dB berbanding Active Noise Control 61.5 dB dan di dapatkan reduksi 4 dB. Dan nilai reduksi terkecil berada pada sumbu (X) diputaran 2000 rpm dan jarak 0.75 meter dengan nilai tanpa Active Noise Control

65.9 dB dan Active Noise Control 65.7 dB dan didapatkan reduksi 0.2 dB.

Kata kunci : Knalpot Supra X 125D, Noise Control, Kebisingan, Pembalik Phase, Reduksi Noise.

(12)

ABSTRACT

This study aims to conduct experimental studies using a noise before and after the active noise control using active noise control device so that the obtained results on the exhaust noise reduction Supra X 125D. Measurements were made with variations round 1000rpm , 2000rpm , 3000rpm and 4000rpm with horizontal , vertical , and axial . From the analysis of exhaust noise Supra X 125D without using active noise control device , The noise values found in the axial direction (Z) at 4000rpm rotation and a distance of 0.75 meter with a value of 80.4 dB . While the use of active noise control device , The noise value in the axial direction as well (Z) at 4000 rpm rotation and a distance of 0.75 meter with a value of 79 dB . From the comparison between the exhaust before using Active Noise Control and after using the Active Noise Control got value reduction biggest control device noise is active in the axis (Z) in the round of 1000rpm and a distance of 1.5 meters to the value of Non- Active Noise Control 65.5 dB versus the Active Noise Control 61.5 dB and get reduction of 4 dB . And the value of the smallest reductions were on the axis (X) at 2000 rpm rotation and a distance of 0.75 meter with a value of 65.9 dB without Active Noise Control and Active Noise Control proportional reduction of 65.7 dB and 0.2 dB is obtained .

Keywords : Exhaust Supra X 125D , Noise Control, Noise, Phase Shifter, Noise Reducion.

(13)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulisucapkankehadirat Allah SWT atassegalakaruniadanrahmat-Nya yang senantiasadiberikankepadapenulis, sehinggapenulisdapatmenyelesaikan Skripsiini.

SkripsiiniadalahsalahsatusyaratuntukdapatlulusmenjadiSarjanaTeknik di DepartemenTeknikMesinFakultasTeknikUniversitas Sumatera Utara. Adapunjudul Skripsiiniadalah “Studi Eksperimental Kebisingan Menggunakan Metode Kendali Kebisingan Aktif Pada Knalpot Supra X 125D”.

Dalam penulisan Skripsi ini, penulis telah berupaya dengan segala kemampuan membahas dan menyajikan, berdasarkan ilmu yang diperoleh dari perkuliahan, literatur 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 Harun Rasyd Harahap dan Ibunda Evi Mutiara Tanjung, Kakak (Rizky Wahyuni Harahap) dan Adik tersayang ( Arief Rahman Harahap) atas doa, kasih sayang, pengorbanan dan tanggung jawab yang selalu menyertai penulis.

2. Dr.Ing.Ir.IkhwansyahIsranuriselakudosenpembimbing sekaligus ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU, yang telahbanyakmeluangkanwaktunyamembimbingpenulis hingga skripsiinidapatterselesaikan.

3. Dr.Eng.Taufiq Bin Nur,selaku dosen

penguji yang telah banyak memberikan saran ilmiah kepada penulis sehingga skripsi ini menjadi lebih baik.

4. Suprianto ST.MT selaku dosen penguji seminar yang telah banyak memberikan saran ilmiah kepada penulis.

5. Alfisyahrin,ST.MT selaku mahasiswa S3 Teknik Mesin yang telah meluangkan waktunya dan banyak memberikan ilmu kepada penulis hingga skripsi ini terselesaikan.

(14)

6. SeluruhStafPengajarpadaDepartemenTeknikMesinFakultasTeknikUniversitas

Sumatera Utara yang telahmemberikanpengetahuankepadapenulishinggaakhirstudidanseluruhpegawa

iadministrasi di DepartemenTeknikMesin.(Kak Sonta, Bang Sawal, Bang Lilik, Bang Sarjana, Bang Andi dan Kak Ika)

7. Teman – teman Khusunya Team Noise knalpot yang menemani penulis dalam mengikuti study baik suka maupun duka (Ridwan, Aldo dan Erwin) dan stambuk 2011 yang luar biasa Ali, Jefri, Ikbal hsb, Reza, Dedi, Sanjaya, Agung, Masruri, Budi Ari Sasmito, Kahar Sinaga, Kin Tawarmiko, Indra Hermawan, Syugito, Teguh Iman Widodo, Dino Hastrino, Bador, Nisbun dan untuk semuanya yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.

8. Haholongan ni roha…Yarni Yati Mandepa Terima Kasih Atas bantuan, motivasi dan doanya.

9. Semua pihak yang banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.

(15)

DAFTAR ISI

1.2Perumusan Masalah ... 5

1.3Tujuan Penelitian ... 6

1.4Batasan Masalah... 6

1.5Manfaat Penelitan... 7

1.6Sistematika Penulisan ... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 8

2.1Proses Intereferensi Gelombang Bunyi ... 8

2.1.1 Syarat Terjadinya Suatu Bunyi / suara ... 9

2.1.2 Sumber Bunyi ... 9

2.1.3 Perambatan Bunyi ... 9

2.2. Pengertian Kebisingan ... 10

2.2.1 Sumber – Sumber Kebisingan ... 10

2.2.2 Parameter Kebisingan... 12

2.2.3 Jenis – jenis Noise ... 14

2.3 Efek Noise ... 17

(16)

2.3.1 Efek Noise terhadap Sistem Komunikasi ... 17

2.3.2 Efek Noise terhadap fisiologis ... 17

2.3.3 Efek Noise terhadap Pendengaran ... 18

2.4 Pengertian Active Noise Control ( ANC) ... 19

2.4.1 Teori dan cara kerja ANC ... 20

2.5 Penjelasan Active Noise Control (ANC) ... 24

2.5.1. Aplikasi Active Noise Control (ANC) ... 27

2.6 Noise Contour ... 28

2.7 Komponen Utama Active Noise Control (ANC) ... 28

2.7.1 Data Recording... 28

2.7.2 Pembalik Fase ... 29

2.7.3 Amplifier ... 30

2.8 Knalpot (Silincer) ... 30

BAB III METODE PENELITIAN ... 33

3.1. Metode Penelitian... 33

3.2. Tempat dan waktu Penelitian ... 34

3.3. Alat dan Bahan Penelitian ... 35

3.3.1 Bahan Penelitian ... 35

3.3.2 Alat Penelitian ... 35

3.4 Pengujian ANC pada knalpot Supra X 125 D ... 43

3.4.1 Set-Up Pengujian ... 43

3.4.2 Variabel Yang Diamati ... 45

3.5 Pelaksanaan Penelitian ... 46

(17)

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 48

4.1 Mekanisme Data Pengukuran ... 48

4.1.1 Pengukuran knalpot Supra X 125 D ... 48

4.1.2 Pengukuran knalpot Supra X 125 tanpa ANC ... 50

4.1.3 Pengukuran Knalpot Supra X 125 dengan ANC ... 53

4.2 Perbandingan sinyal kebisingan sebelum dan sesudah menggunakan ANC ... 59 Kebisingan Aktif (Active NoiseControl) ... 75

(18)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Konsep ANC Pada Mobil ... 3

Gambar 1.2 Konsep ANC pada pesawat ... 4

Gambar 1.3 Kendali kebisingan pasif pada knalpot komposit ... 5

Gambar 2.1 Garpu tala yang dipukul menghasilkan perubahan tekanan Udara ... 8

Gambar 2.2 Konstruksi Telinga Manusia dalam menagkap bunyi ... 18

Gambar 2.3 Constructive to destructive ... 20

Gambar 2.4 Noise bertemu dengan Anti Noise ... 21

Gambar 2.5 Gelombang Tegak Low Amplitudo diam ... 21

Gambar 2.6 Gelombang Tegak High Amplitudo ... 22

Gambar 2.7Gelombang Tegak pada pergeseran fasa ... 22

Gambar 2.8Dua buah gelombang tegak dengan perbedaan fasa 180 ̊ saling meniadakan ... 22

Gambar 2.9 Sinyal sumber atau sinyal 1 ... 23

Gambar 2.10. Sinyal lawan atau sinyal 2 ... 23

Gambar 2.11Aktif Sinyal ... 24

Gambar 2.12 Dua gelombang speaker saling meniadakan ... 25

Gambar 2.13. Skema pengolahan active noise control ... 26

Gambar 2.14. Komponen Dasar Aktif Kendali Kebisingan (ANC) ... 26

Gambar 2.15 Aplikasi kendali kebisingan aktif in door mobil ford ... 27

Gambar 2.16Modul data recording... 28

(19)

Gambar 2.17.Blok diagram voice recording module ... 29

Gambar 2.18 Proses input dan output dari pergeseran fasa ... 29

Gambar 2.19 Knalpot ... 32

Gambar 3.1 Knalpot supra X 125D ... 35

Gambar 3.2 Microphone ... 36

Gambar 3.10 Multimeter ... 40

Gambar 3.11 Komponen pembalik fasa ICL 7660 dan TL 702 ... 41

Gambar 3.12 Perekam suara ISD 4004 ... 42

Gambar 3.13 Pipa PVC (Polivinil Clorida) ... ₄₂

Gambar 3.14 Tacho Meter ... 43

Gambar 3.15 Sketsa pengujian kebisingan ... 44

Gambar 3.16 Sketsa arah pengukuran pada knalpot ... 45

Gambar 3.17 Diagram Alir Penelitian ... 47

Gambar 4.1 Arah pengukuran Noise knalpot Supra X 125D ... 48

Gambar 4.2 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 0.75 meter ... 51

(20)

Gambar 4.3 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 1 meter ... 52

Gambar 4.4 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 1.5 meter ... 53

Gambar 4.5 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 0.75 meter dengan ANC.... 54

Gambar 4.6 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 1 meter dengan ANC... 56

Gambar 4.7 Grafik kebisingan vs putaran pada jarak 1.5 meter dengan ANC... 58

Gambar 4.8 Grafik ANC vs Non ANC pada jarak 0.75 meter ... 60

Gambar 4.23Noise Contour pada knalpot non anc ( jarak 0.75 meter, 1000 rpm)... 75

(21)

Gambar 4.24 .Noise Contour pada knalpot non anc

( jarak 0.75 meter, 2000 rpm)... 76

Gambar 4.25. Noise Contour pada knalpot non anc

( jarak 0.75 meter, 3000 rpm)... 76

( jarak 1 meter, 1000 rpm)... 77

jarak 1 meter, 3000 rpm) ... 79

( jarak 1.5 meter, 1000 rpm)... 80

( jarak 1.5 meter, 2000 rpm)... 80

( jarak 1.5 meter, 3000 rpm)... 81

Gambar 4.32 Noise Contour pada knalpot anc

(22)

Gambar 4.35. Noise Contour pada knalpot anc

Gambar 4.36. Noise Contour pada knalpot anc ( jarak 1 meter, 2000 rpm)... 85

Gambar 4.37. Noise Contour pada knalpot anc ( jarak 1 meter, 3000 rpm) ... 85

Gambar 4.38Noise Contour pada knalpot ANC ( jarak 1.5 meter, 1000 rpm) ... 86

Gambar 4.39. Grafik nilai rata- rata Non ANC dengan ANC (jarak 1 meter) ... 91

Gambar 4.40 Hubungan noise vs putaran ( reduksi noise jarak 0.75 m) ... 92

Gambar 4.41. Grafik nilai rata- rata Non ANC dengan ANC (jarak 1 meter) ... 94

Gambar 4.42 Hubungan noise vs putaran (reduksi noise jarak 1 m) ... 94

Gambar 4.43 Grafik kebisingan vs putaran Non ANC dengan ANC ... 96

Gambar 4.44 Hubungan noise vs putaran (reduksi noise jarak 1.5 m) ... 97

(23)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Ambang batas kebisingan untuk kawasan lingkungan .... 2

Tabel 2.1 Spektrum kebisingan akustik ... 12

Tabel 3.1 Lokasi dan kegiatan penelitian ... 34

Tabel 4.1 Hasil pengukuran kebisingan knalpot Supra X 125D Non – ANC vs ANC. ... 49

Tabel 4.2 Nilai reduksi jarak 0.75 meter ... 55

Tabel 4.3 Nilai reduksi jarak 1 meter ... 57

Tabel 4.4 Nilai reduksi jarak 1.5 meter ... 59

Tabel 4.5 Kebisingan yang dihasilkan arah Z, Y, +X, -X, pada jarak 0.75 meter. ... 75

Tabel 4.6 Kebisingan yang dihasilkan arah Z, Y, +X, -X, pada jarak 1 meter. ... 77

Tabel 4.7 Kebisingan yang dihasilkan arah Z, +X, -X, -Y pada jarak 1.5 meter ... 79

Tabel 4.8 Kebisingan yang dihasilkan arah Z,Y, +X, -X, pada jarak 0.75 meter. ... 82

Tabel 4.9 Kebisingan yang dihasilkan arah +Z, +X, -X, -Y pada jarak 1 meter. ... 84

Tabel 4.10 Kebisingan yang dihasilkan arah +Z, + Y, +X, -X, -Y pada jarak 1.5 meter. ... 86

Tabel 4.11 Nilai rata – rata kebisingan knalpot Non ANC dan ANC (0.75 m). ... 91

(24)

Tabel 4.12 Nilai rata – rata kebisingan knalpot

Non ANC dan ANC (1 m). ... 93 Tabel 4.13 Nilai rata – rata kebisingan

Non ANC vs ANC (1.5 m) ... 96

(25)

DAFTAR NOTASI

Simbol Satuan

c Kecepatan suara m/s

t Waktu s

A Amplitudo m

T Temperatur absolut K

K Konstanta Boltzmann J/K

λ Panjang gelombang m

f Frekuensi Hz Lp Sound pressure level dB Lw Sound power level dB

P Sound pressure Pa

B Band Width mm