PERANCANGAN DAN ANALISIS ALAT UJI GETARAN PAKSA MENGGUNAKAN FFT (FAST FOURIER TRANSFORM)

(1)

PERANCANGAN DAN ANALISIS ALAT UJI GETARAN PAKSA

MENGGUNAKAN

FFT (FAST FOURIER TRANSFORM)

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Disusun Oleh :

ADI VERIY WEDIYANTO

06510055

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN MESIN

(2)

HALAMN JUDUL

PERANCANGAN DAN ANALISIS ALAT UJI GETARAN PAKSA

MENGGUNAKAN

FFT (FAST FOURIER TRANSFORM)

TUGAS AKHIR Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Disusun Oleh :

ADI VERIY WEDIYANTO

06510055

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN MESIN

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

LEMBAR PERSEMBAHAN

Bismillahirrohmanirrohim

Kupersembahakn tugas akhirku ini untuk ;

Kedua Orang Tuaku yang tiada pernah bosan mendoakanku dan memeberikan

semangat selalu, ucapan terimakasihku mungkin jauh dari pengorbanan yang telah

Bapak dan Ibu berikan kepadaku. Semoga amal perbuatan Bapak dan Ibu selalu

dicatat menjadi amal kebaikan oleh ALLAH SWT.

Buat kakak

–

kakakku yaitu Adi Santoso dan Kurnia Fitri terima kasih untuk

dukungannya selama ini.

Buat keluarga KBku yang selalu memberikan keramaian buatku. Terima kasih

semuanya karena dengan keramaian kalian saya bisa selalu tersenyum.

Buat teman-temanku semua, terima ksaih atas dukungannya.

Yang terakhir bibit

–

bibit generasi bangsa.

Agar menjadi sebuah inspirasi dan semangat untuk pengembangan dalm bidang iptek

,

(9)

Perancangan Dan Analisa Alat Uji Getaran Paksa Menggunakan FFT ( Fast Fourier Transform )

Oleh : Adi Veriy Wedi Yanto

06510055.

Pembimbing I : Budiono, S.Si, MT Pembimbing II : Moh. Jufri, ST, MT

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang.

ABSTRAKSI

Alat uji getaran akibat massa unbalance pada plat ditumpu sederhana menggunakan

sistem software matlab adalah analisa alat uji getaran dimana kemudian dijadikan suatu sarana

yang dapat menunjang pada perkuliahan, tanpa meniggalakan segi ketelitian dan keprisisian

pengamatan sehingga memenuhi standar ketika dipakai menganalisa suatu permasalahan.

Disamping itu mengingat pentingnya sebuah metode dalam sebuah perancangan maka

digunakanlah metode Pahl dan Beitz dalam metode perancangan ini.

Dengan metode pahl dan beitz melalui 4 fase yaitu,Perencanaan dan penjelasan

tugas,Perancangan konsep produk, dan Perancangan bentuk produk. Kemudian didapatlah

sebuah konsep produk yang memenuhi criteria yang dibutuhkan yaitu alat uji getaran dari

preliminary layout yang dibuat, kemudian dihasilkan definitive layout yang siap dilakukan

perancangan detail dan perhitungan.

Dari perancangan detai kemudian dibuat sebuah alat uji getaran, dalam pengujian alat uji

getaran ini menggunakan sistem akuisis data dengan software matlab. Dari pengujian alat ini,

akan didapatkan data frekuensi alami atau frekuensi pribadi yang ditampilkan dalam bentuk

singanl.

Kata kunci : Getaran, alat uji,FFT ( Fast Fourier Transform ),Frekuensi Pribadi

(10)

( Fast Fourier Transform )

By: Adi Veriy Wedi Yanto

06510055.

Mentors I: Budiono, S. Si, MT Advisor II: Moh. Jufri, ST, MT

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering

University of Muhammadiyah Malang

ABSTRACT

Vibration test equipment due to mass unbalance on the simply supported plate using

matlab software system is the analysis of vibration test equipment which then turned into a

means to support the lecture, without leaving accurate observations in terms of accuracy and thus

meet the standards when used to analyze a problem. Besides, considering the importance of a

method in a design of the Pahl and Beitz method is used in this design method.

By Pahl and Beitz method through four phases, namely, Planning and explanation of

tasks, design of product concepts, and design of product form. Then didapatlah a product concept

which meets the required criteria of vibration test equipment from the preliminary layout are

made, then the resulting layout is ready to be definitive design details and calculations.

From design then created a vibration test equipment, vibration test equipment in testing this

using a data acquisition system with matlab software. From testing this tool, will get the natural

frequency or frequency data are displayed in the form of personal singanl.

(11)

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Alhamdulillah, atas limpahan rahmat serta hidayah-Nya Tugas Akhir ini dapat

terselesaikan. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah kepada junjungan Nabi Besar

Muhammad SAW dan keluarga, sahabat, serta pengikutnya hingga akhir zaman.

Selanjutnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi banyak

pihak . Tugas Akhir ini dapat terwujud atas bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai

pihak. Penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tuaku tercinta, yang jasa-jasa mereka tidak dapat terwakilkan dengan

tulisan. Jazaahumullahu khoiron katsiiro...amien...

2. Budiono, Ssi. MT. dan Moh. Jufri, ST, MT yang telah dengan sabar membimbing

penulis dalam menempuh perkuliahan serta penyusunan Tugas Akhir.

3. Seluruh dosen Teknik mesin yang telah sabar membimbing penulis selama masa

kuliah.

4. Kakak-kakakku yang telah memberikan dukungan selama ini.

5. Keluarga KB saya yang selalu memberi dukungan yaitu, Erick Toyib, Cucu Recha

dan Cucu Retno.

6. Teman – teman Teknik Mesin Angkatan 2006 terima kasih semuanya.

7. Temen – kos saya yang selalu meramaikan kosan dan temen saya yang bernama

Faridha yang selalu memberi dukungan. Terima kasih semuanya.

8. Temen-temen lab Fisika,Sience Think n anak-anak Polban.

Kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan. Penulis berharap tugas akhir ini

berguna bagi semua pihak khususnya untuk pengembangan sistem control dan automatisasi

industri yang berkembang saat ini.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Malang, 23 November 2011

(12)

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL ... i

POSTER ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

LEMBAR KONSULTASI/ASISTENSI ... iv

LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... v

LEMBAR PERSEMBAHAN. ... vi

ABSTRAKSI INDONESIA ... vii

ABSTRAKSI INGGRIS ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... x

DAFTAR GAMBAR ... xi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

Latar Belakang ... 1

Rumusan Masalah ... 2

Batasan Masalah ... 2

Tujuan ... 2

Metode ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

Getaran Atau Vibrasi ... 4

Pengelompokan getaran ... 5

2.2.1 Getaran Bebas dan Getaran Paksa ... 5

2.2.2 Getaran Teredam dan Tak Teredam ... 6

2.2.3 Getaran Deterministic Dan Random ... 7

Perangkat Analisis Sinyal Getaran ... 8

2.3.1 Sensor Getaran ... 8

Microkontroler ... 10

(13)

Jenis Program yang Digunakan ... 13

2.5.1 Matlab ... 13

2.5.1.1 Pengertian Matlab ... 13

2.5.1.2 Sejarah Matlab ... 14

2.5.1.3 Sintaksis ... 15

2.5.1.4 Variabel ... 16

2.5.1.5 Vektor/Matrik ... 17

2.5.1.6 Semicolons ... 20

2.5.1.7 Grafik ... 20

2.5.1.8 Struktur ... 23

2.5.1.9 Fungsi Handles ... 23

2.5.2 Fast Fourier Transform (FFT) ... 24

2.5.2.1 Pengertian Fast Fourier Transform (FFT) ... 24

2.5.2.2 Definisi dan Kecepatan ... 25

2.5.2.3 Algoritma ... 27

BAB III METODOLOGI PERANCANGAN ... 39

Diagram Alir Perancangan Alat Uji Getaran Paksa ... 39

Perancangan dan Penjelasan Aalat Uji Getaran Paksa ... 39

Perancangan Konsep Alat Uji Getaran Paksa ... 41

Perancangan Bentuk ... 41

Rancangan Mekanik ... 41

Perancangan Perangkat Lunak ... 44

Matlab R2010a ... 45

Perancangan Sistem ... 47

BAB IV PEMBAHASAN ... 48

Penjelasan Desai Konstruksi ... 49

Perhitungan Permodelan ... 52

(14)

Data Hasil Pengamatan ... 53

BAB V PENUTUP ... 58

Kesimpulan ... 58

Saran ... 58

(15)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Macam – Macam Getaran

Gambar 2.2 Grafik Tiga Dimensi Dapat Dibuat Dengan Menggunakan Fungsi Surf, Plot3 atau

Mesh

Gambar 2.3 Grafik 3D Sinus

Gambar 2.4 Grafik 3D Cosinus

Gambar 3.1 Balok Ditumpu Sederhana

Gambar 3.2 Desain Alat Uji Getaran Paksa

Gambar 3.3 Sistem Pengambilan Data

Gambar 4.1 Motor Dengan Piringan Tak Seimbang Ditumpu Sederhana

Gambar 4.2 Pemodelan Dari Gambar

Gambar 4.3 Grafik Accelerometer dengan V=1.2520 RPS

Gambar 4.4 Grafik Accelerometer dengan V=8.4715RPS

Gambar 4.5 Grafik Accelerometer dengan V=10.0041 RPS

Gambar 4.6 Grafik Amplitudo

(16)

DAFTAR PUSTAKA

Away Abdia Gunaidi, (2006), Matlab Programming,Informatika, Bandung

Sewoyo Trihono, Ir, MT, Satuan Acara Perkuliahan Universitas Muhammadiyah Malang, UMM

Popov. E.P. (1996), Mekanika Teknik (Mechanics Of Material), Erlangga, Jakarta

Popov.E.P.(1996), Mekanika Teknik (Mechainics Of Material) Kunci Jawaban, Erlangga, Jakarta.

http://en.wikipedia.org/wiki/Fast_Fourier_transform

(17)

1

BAB I

PENDAHULAUAN

1.1. Latar Belakang

Getaran adalah suatu gerak bolak-balik di sekitar kesetimbangan.

Kesetimbangan di sini maksudnya adalah keadaan dimana suatu benda berada

pada posisi diam jika tidak ada gaya yang bekerja pada benda tersebut. Getaran

mempunyai amplitudo (jarak simpangan terjauh dengan titik tengah) yang sama.

Getaran akan terjadi pada suatu sistem mesin bila suatu sistem mesin

mendapat gangguan dan getaran yang timbul juga berlebihan. Bila frekuensi

operasinya menghampiri atau sama dengan salah satu frekuensi alamiah, yang

selanjutnya disebut dengan frekuensi pribadi dari sistem tersebut. Dan bila hal ini

terjadi maka getaran amplitudo getaran akan semakin bertambah atau membesar

dan akan menyebabkan semakin besarnya getaran pada sistem tersebut.

Bagi seorang engginer mengetahui apa itu frekuensi pribadi dan bagaimana

cara mengatasinya merupakan suatu keharusan. Apabila dalam merancang suatu

mesin frekuensi pribadinya tidak diketahui maka akan berakibat fatal pada mesin

yang dirancangnya. Untuk mengetahui hal tersebut diperlukan suatu alat peraga

untuk menunjang dalam menganalalisa frekuensi pribadi. Jadi kami merancang

alat peraga tersebut untuk memudahkan seoarang enggir untuk mengetahui dan

(18)

2

Alat tersebut berupa alat peraga dengan system hambalan. System kerja alat

tersebut ada;ah dengan cara motor yang diletakkan daitas sebuah plat besi akan

berputar. Plat tersebut akan bergetar yang disebabkan oleh motor yamng berputar.

Untuk mendapatkan datanya kami menggunakan accelerometer sebagai

sensornya.

Dan untuk mengolah data tersebut kami menggunakan metode FFT (fast

fourier transaform) sebagai bahasa pemrogramannya karena data yang dianalisa

berupa suatu frekuensi. Dengan metode ini maka akan lebih mudah untuk

mengetahui menganalisa frekuensi pribadinya.

1.2. Rumusan Masalah

Bagaimana menganalisis suatu getaran paksa dengan menggunakan FFT (

fast fourier transform ) sebagai aplikasinya.

1.3. Batasan Masalah

Untuk mencapai tujuan di atas, maka perlunya ada batasan massalah.

Adapun batasan masalahnya adalah sebagai berikut :

Alat uji yang dirancang adalah alat uji getaran paksa.

Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa FFT (Fast Fourier

transform).

Program MATLAB yang dibuat langsung dilakukan percobaan pada alat

(19)

3 Program langsung akan menganlisis getaran yang terjadi pada alat uji

getaran paksa.

1.4. Tujuan

a. Merancang alat uji getaran paksa untuk mempermudah pengambilan data.

b. Merancang program untuk mempermudah menganalisis getaran yang

terjadi pada alat tersebut.

1.5. Metode

Metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan tugas akhir ini adalah :

a. Studi Literatur mengenai getaran paksa.

b. Studi Literatur mengenai MATLAB dan FFT (Fast Fourier

transform).Studi proses, yaitu mengamati dan mempelajari secara

langsung tentang proses yang terjadi pada alat uji getaran paksa serta

parameter yang mempengaruhi.

c. Pengambilan data dan anilisis dengan menggunakan FFT (Fast Fourier

transform).