INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

(1)

IMPLEMENTASI METODA PEAKVUE DALAM

MIKROKONTROLER ATMEGA32

TUGAS SARJANA

Karya ilmiah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik dari Institut Teknologi Bandung

Oleh

YUDHI SOMALI

13103010

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

Tugas Sarjana

IMPLEMENTASI METODA PEAKVUE DALAM

MIKROKONTROLER ATMEGA32

Oleh

Yudhi Somali

13103010

Program Studi Teknik Mesin

Institut Teknologi Bandung

Disetujui pada tanggal 16 Februari 2008

Pembimbing,

Dr. Ir. Zainal Abidin

(3)

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

JALAN GANESHA 10 TELP (022) 2504243 Fax (022) 2504243 BANDUNG 40132

T U G A S S A R J A N A

Diberikan kepada : Yudhi Somali Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Zainal Abidin Jangka waktu penyelesaian : 15 (lima belas) bulan

Judul : Implementasi Metoda Peakvue Dalam Mikrokontroler ATMEGA32

Isi Tugas :

• Mempelajari literatur.

• Mempelajari cara penggunaan mikrokontroler ATMEGA32.

• Membuat program.

• Melakukan pengujian getaran berdasarkan program yang telah dibuat.

Bandung, 16 Februari 2008

Dr. Ir. Zainal Abidin NIP. 131 473 960

Catatan :

1. Pembimbing Tugas Sarjana

2. Mahasiswa ybs.

(4)

i

Judul Implementasi Metoda Peakvue dalam Mikrokontroler ATMEGA32

Yudhi Somali Program Studi Teknik Mesin 131 03 010

Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung

ABSTRAK

Bantalan bola merupakan komponen yang umum ditemui di dunia industri sebagai penumpu elemen yang berputar. Pembebanan yang berlebih dapat menyebabkan cacat pada bantalan bola. Cacat ini bisa menimbulkan getaran dengan ciri tertentu. Pada tahap awal, cacat bantalan bola dapat dideteksi dengan metoda perhitungan nilai puncak getaran (peakvue). Metoda peakvue merupakan salah satu fitur yang terdapat pada perangkat akuisisi data CSI 2120. Metoda serupa seharusnya dapat diterapkan pula pada mikrokontroler mengingat pada perangkat akuisisi data CSI 2120 juga menggunakan mikrokontroler untuk menghitung nilai ini.

Dalam penelitian ini dilakukan pemrograman metoda peakvue berbasis perangkat lunak MATLAB. Penelitian dilanjutkan dengan pemrograman metoda peakvue berbasis mikrokontroler ATMEGA32. Masing-masing program kemudian diimplementasikan pada tiga buah obyek uji bantalan bola FAG 6211. Dengan implementasi ini diharapkan metoda peakvue dapat diterapkan pada mikrokontroler sebagai pengganti perangkat akuisisi data CSI 2120.

Hasil pengujian program berbasis MATLAB maupun mikrokontroler menunjukkan bahwa beberapa hasil pengujian menunjukkan nilai yang hampir sama dengan nilai yang dihasilkan CSI 2120, namun beberapa nilai lainnya menunjukkan nilai yang berbeda. Hal ini salah satunya disebabkan karena sedikit perbedaan dalam tahap pengondisian sinyal dan validasi menggunakan perangkat CSI 2120 belum dilaksanakan.

(5)

ii

Title Peakvue Method Implementation with Microcontroller ATMEGA32

Yudhi Somali Major Mechanical Engineering 131 03 010

Faculty of Mechanical and Aeronautical Engineering Bandung Institute of Technology

ABSTRACT

Bearing, as rotation equipment support, is a common component which is used in industrial equipment. Bearing may have some defects due to excessive load during its operation. This local defect may cause vibration with unique characteristics. Bearing defect in early stages can be detected with vibration peak value calculation method (peakvue) which is provided in CSI 2120 analyzers. The same method can also be implemented in microcontroller, since CSI 2120 uses microcontrollers to do the same analysis.

This research is done with the implementation of peakvue method which is based on MATLAB software. Then the same implementation is used based on microcontroller ATMEGA32 to detect some bearing local defects. Later, each of them is implemented in three specimens bearing FAG 6211. The result of two types implementations is expected so that the use of CSI 2120 may no longer need in peakvue calculation.

The research, both in MATLAB and microcontroller, results in some peak values which is similar with CSI 2120 peak value calculation, while some values are different. Some difference value may due to slight difference in signal conditioning between this two methods and invalidated results with CSI 2120 peakvue analysis.

(6)

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini. Tugas sarjana ini berisi tentang implementasi metoda peakvue dalam mikrokontroler ATMEGA32. Dalam menyelesaikan tugas sarjana ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

Papa dan Mama atas segala kasih sayang dan pengorbanan yang telah diberikan demi keberhasilan saya; Yulia atas segala dukungannya kepada saya.

Dr. Ir. Zainal Abidin atas segala saran dan bimbingannya selama pengerjaan tugas sarjana ini.

Prof. Komang Bagiasna atas segala wawasan dan teladan yang diberikan selama pengerjaan tugas sarjana ini.

Mas Arief, Mas Adi, dan Mas Joni atas segala bimbingannya untuk mencoba mengerti konsep perangkat keras yang digunakan.

Mas Pras (M’95) atas wawasan yang telah diberikan selama penulis mempelajari cara kerja perangkat keras yang digunakan.

Seluruh dosen dan staf Departemen Teknik Mesin; seluruh staf Lab. Dinamika.

Anggota milis AVRfreaks.net yang telah memberikan sumbangan pengetahuan tentang mikrokontroler kepada penulis.

Sahabatku Yohanes, Yosep, Yohan, Bobby, Marlon, Cipto, Lukman, Oliver yang setia menemani di saat-saat sulit.

Teman-teman di Lab. Dinamika: Teguh, Lucky, William, Wayan, Heber, Pande, Adit, Dhira, Yudha, Diva, Yeady, seluruh karyawan Lab Dinamika ITB, dan teman-teman di program studi Teknik Mesin ITB.

Penulis menyadari bahwa tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis meminta saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan tulisan ini. Sekian dan terima kasih.

Bandung, Februari 2008

(7)

iv

DAFTAR ISI

halaman

ABSTRAK ………. i

KATA PENGANTAR ……….. iii

DAFTAR ISI ………. iv

DAFTAR GAMBAR ……… vi

DAFTAR TABEL ………. viii

BAB I PENDAHULUAN ………... 1 1.1 Latar Belakang ………...……….. 1 1.2 Tujuan Penelitian ………. 1 1.3 Batasan Masalah…… ……….. 1 1.4 Metodologi Penelitian ……….. 2 1.5 Sistematika Pembahasan ……….. 2

BAB II DASAR TEORI ………... 4

2.1 Teori Hertz dan Wave………..………. 4

2.2 Peakvue……...………. .………... 6

2.2.1 Pemilihan dan Lokasi Peletakan Sensor ……….………. 6

2.2.2 Tahapan Metoda Peakvue ……… 8

2.3 Mikrokontroler……...………. .……… 10

2.3.1 Mikrokontroler ATMEGA32………… ……….………. 10

2.3.2 Analog to Digital Converter (ADC) ATMEGA32..…………. 12

2.3.3 Timer/Counter0 dan Timer/Counter1 ATMEGA32..……..…. 13

2.3.4 Fasilitas Keluaran..………..…. 14

2.4 Amplifier Diferensial ………. .……… 14

2.5 Filter Digital ………. .…………..……… 14

2.6 Amplifier Logaritmik ..……. .…………..……… 15

(8)

v

BAB III PERANGKAT KERAS...………… 17

3.1 Perangkat Uji ………... 17

3.2 Skema Pengambilan Data Getaran Menggunakan MSA...…………... 18

3.3 Skema Pengujian Menggunakan Board ATMEGA32 ...……….. 19

3.4 Bantalan Spesimen Uji………... ……….. 20

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS ………...………. 21

4.1 Perhitungan Frekuensi Cacat Bantalan Spesimen Uji………... 21

4.2 Implementasi Metoda Peakvue Menggunakan MATLAB…...………. 22

4.2.1 Analisis Getaran Bantalan Tanpa Cacat…..…….………. 24

4.2.2 Analisis Getaran Bantalan Cacat Lintasan Luar………...……. 25

4.2.3 Analisis Getaran Bantalan Cacat Lintasan Dalam………. 27

4.3 Implementasi Metoda Peakvue Menggunakan Mikrokontroler ATMEGA32 ………. 28

4.3.1 Pengaturan Compiler CodevisionAVR 1.25.3…..………..…. 28

4.3.2 Pengujian fitur ADC Mikrokontroler ATMEGA32.…..…….. 28

4.3.3 Analisis Getaran Bantalan Tanpa Cacat….……….. 30

4.3.4 Analisis Getaran Bantalan Cacat Lintasan Luar………...……. 32

4.3.5 Analisis Getaran Bantalan Cacat Lintasan Dalam………. 33

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ………... 34

5.1 Kesimpulan ……….. 34

5.2 Saran ……… 35

DAFTAR PUSTAKA ………... 36 LAMPIRAN A RANGKAIAN MIKROKONTROLER ATMEGA32

LAMPIRAN B HASIL PENGUJIAN MENGGUNAKAN MATLAB 7.3 BANTALAN CACAT LINTASAN DALAM

LAMPIRAN C HASIL PENGUJIAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA32

(9)

vi

DAFTAR GAMBAR

halaman

Gambar 2.1 Fenomena stress wave propagation pada bantalan bola... 4

Gambar 2.2 Besar impak pada pelat logam sebagai variasi laju dan dimensi... 5

Gambar 2.3 Kandungan energi impak dan gesekan pada domain frekuensi... 6

Gambar 2.4 Variasi cara pemasangan accelerometer... 7

Gambar 2.5 Diagram alir metoda peakvue... 8

Gambar 2.6 Tahapan proses kerja mikrokontroler... 10

Gambar 2.7 Susunan pin ATMEGA32 kemasan PDIP…………... 11

Gambar 2.8 Ilustrasi kerja ADC ATMEGA32………... 12

Gambar 2.9 Ilustrasi kerja Timer/Counter0 ATMEGA32... 13

Gambar 2.10 Rangkaian umum amplifier diferensial... 13

Gambar 2.11 Rangkaian umum amplifier logaritmik………... 16

Gambar 2.12 Rangkaian pendeteksi tegangan puncak... 16

Gambar 3.1 Foto perangkat uji... 17

Gambar 3.2 Skema pengambilan data getaran pada bantalan uji menggunakan MSA... 18

Gambar 3.3 Skema pengujian menggunakan Board ATMEGA32... 19

Gambar 3.4 Foto Board ATMEGA32 dan Amplifier Diferensial... 19

Gambar 3.5 Spesimen uji bantalan FAG6211... 20

Gambar 4.1 Hasil perhitungan frekuensi cacat bantalan pada kecepatan putar 900 rpm... 21

Gambar 4.2 Hasil perhitungan frekuensi cacat bantalan pada kecepatan putar 1200 rpm... 21

Gambar 4.3 Grafik Bantalan cacat BPFI 900 rpm arah sensor horizontal (Raw Signal)... 22

Gambar 4.4 Grafik Bantalan cacat BPFI 900 rpm arah sensor horizontal (Filtered Signal)... 22

Gambar 4.5 Grafik Bantalan cacat BPFI 900 rpm arah sensor horizontal (Rectified Signal)... 23

(10)

vii

Gambar 4.6 Grafik Bantalan cacat BPFI 900 rpm arah sensor horizontal

(Amplified Signal)... 23

Gambar 4.7 Grafik Bantalan cacat BPFI 900 rpm arah sensor horizontal (Amplified Signal hasil deteksi puncak)... 24

Gambar 4.8 Baut pengencang bantalan... 26

Gambar 4.9 Pengaturan awal compiler CodevisionAVR 1.25.3... 28

Gambar 4.10 Hasil pencuplikan sinyal 2V 20 Hz... 29

Gambar 4.11 Hasil pencuplikan sinyal 100mV 20 Hz lurus ... 29

Gambar 4.12 Hasil penguatan sinyal 10 kali... 30

Gambar 4.13 Contoh grafik bantalan tanpa cacat 900 rpm arah sensor vertikal (Amplified Signal hasil deteksi puncak)... 31

(11)

viii

DAFTAR TABEL

halaman Tabel 2.1 Panduan kondisi tingkat getaran “rawan” dalam domain waktu [log G]... 9 Tabel 2.2 Rekomendasi nilai frekuensi potong filter lalu tinggi... 9 Tabel 4.1 Hasil perhitungan bantalan tanpa cacat dengan kecepatan putar

900 rpm... 24 Tabel 4.2 Hasil perhitungan bantalan tanpa cacat dengan kecepatan putar

1200 rpm... 24 Tabel 4.3 Hasil perhitungan bantalan cacat BPFO dengan kecepatan putar

1200 rpm... 26 Tabel 4.5 Hasil perhitungan bantalan cacat BPFI dengan kecepatan putar