ANALISIS KONTRAS SPEKEL PADA OLI MESRAN SAE
20W-50 TERHADAP PERUBAHAN KEKENTALAN DENGAN
VARIASI TEMPERATUR MENGGUNAKAN
LSI (LASER SPECKLE IMAGING)
SKRIPSI
Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains dari Universitas Andalas
Diajuakan oleh :
ADHITYA ROLANDO ERLANGGA
0910442027
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
i
Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui perubahan kekentalan oli mesin kendaraan bermotor terhadap perubahan temperatur dengan menggunakan LSI (Laser Speckle Imaging). Komponen dan bahan terdiri dari laser He-Ne sebagai sumber cahaya, detektor CCD kamera (Charge Couple Device), termometer, pemanas, PC (Personal Computer) dan oli. Oli yang digunakan adalah oli Mesran SAE 20W-50. Oli dipanaskan pada temperatur 30ºC, 40ºC, 50ºC, 60ºC, 70ºC, 80ºC, 90ºC, 100ºC, dan kemudian didinginkan kembali hingga temperatur 30ºC. Berkas laser He-Ne diarahkan pada sampel hingga terjadi back-scattering dan dideteksi menggunakan CCD kamera. Informasi dari CCD direkam menggunakan software Ulead Video Studio-10 berukuran 320x240 piksel dan ditampilkan dalam bentuk pola spekel. Pola spekel terbentuk dikonversi menjadi gray scale, kemudian dianalisis secara histogram menggunakan software ImageJ untuk mendapatkan nilai kontras spekel. Nilai kontras tertinggi didapatkan pada temperatur 30ºC, yaitu 0,3183 a.u (saat pemanasan) dan 0,3002 a.u (saat pendinginan). Nilai kontras terendah didapatkan pada temperatur 100ºC, yaitu 0,1756 a.u (saat pemanasan) dan 0,1471 a.u (saat pendinginan). Penurunan nilai kontras spekel oli saat temperatur meningkat memperlihatkan perubahan kekentalan oli. Nilai regresi data kontras yang didapatkan saat oli dipanaskan 0,933 dan saat oli didinginkan 0,994. Semakin rendah kekentalan oli maka nilai kontras spekel dihasilkan semakin kecil yang mengikuti fungsi eksponensial.
ii
SPECKLE CONTRAST ANALYSIS FOR VISCOSITY
CHANGES OF OIL MESRAN SAE 20W-50 TO THE
TEMPERATURE VARIATION USING
LSI (SPECKLE LASER IMAGING)
ABSTRACT
Research had been conducted to determine the changes viscosity of oil in the motor vehicle engine to temperature by using LSI (Laser Speckle Imaging). Component and material consisted of a He-Ne laser as light source, camera CCD (Charge Couple Device) detector, thermometer, heater, PC (Personal Computer) and oil. Mesran SAE 20W-50 oil was used in research. Oil was heated at temperature 30ºC, 40ºC, 50ºC, 60°C, 70ºC, 80ºC, 90ºC, and 100ºC, then cooled back to temperature 30°C. He-Ne laser beam was directed at the sample to occur back-scattering and detected by using a CCD camera. Information from the CCD was recorded by using Ulead Video Studio-10 software size 320x240 pixels and displayed in the form speckle pattern. The speckle pattern was converted to gray scale and analyzed by using the histogram method in ImageJ software to obtain speckle contrast value. The highest contrast values were obtained at temperatures 30°C, 0.3183 a.u (when heating) and 0.3002 a.u (when cooling). The Lowest smaller that followed an exponential function.
.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Semakin banyak sarana transportasi yang ada, kebutuhan untuk merawat mesin kendaraan tersebut juga semakin banyak. Setiap kendaraan bermotor membutuhkan pelumas mesin untuk menjaga agar peforma mesin tetap berada pada kondisi prima. Efesiensi dan efektifitas kinerja mesin kendaraan bermotor dalam industri otomatif sangat dipengaruhi oleh kondisi oli yang digunakan (Wijaya, 2009). Ada banyak jenis dan merek oli yang beredar di pasaran. Semua produk memilki kelebihan tersendiri dalam hal perawatan mesin. Salah satu oli tersebut ialah Mesran SAE 20W-50, yang merupakan oli mesin motor buatan dalam negeri.
Pelumasan oli pada mesin digunakan untuk menghindari terjadinya gesekan langsung antar logam pada mesin, sehingga tingkat keausan logam dan tingkat kerusakan mesin dapat dikurangi. Mesin yang dirawat secara berkala akan menjadi lebih tahan lama. Keadaan optimum pelumasan logam dicapai jika permukaan logam bersentuhan dapat dilapisi secara sempurna oleh oli. Untuk mendapatkan oli yang sempurna, karakteristik dan jenis oli yang digunakan harus diperhatikan.
2 Oli mengalami perubahan kekentalan saat terjadinya perubahan temperatur. Hal ini disebabkan oleh molekul penyusun suatu fluida mendapat energi thermal dari luar (eksternal) yang menyebabkan ikatan antar molekul sejenis (kohesi) semakin kecil (Olson, 1993). Pada mesin motor, energi panas dihasilkan selama proses pembakaran dan gesekan yang terjadi dalam mesin. Energi panas inilah yang dapat menyebabkan peningkatan temperatur pada oli dalam mesin sehingga berdampak terhadap kekentalannya.
Kemampuan oli untuk mengatasi perubahan nilai kekentalan terhadap perubahan temperatur disebut dengan indeks viskositas (indeks kekentalan). Oli yang baik tidak terlalu peka terhadap perubahan temperatur mulai dari mesin dijalankan hingga peforma mesin meningkat (Hardiyatul, 2010).
Pengukuran tingkat kekentalan oli yang umum digunakan dan paling sederhana adalah dengan menerapkan prinsip mekanika fluida seperti menggunakan falling ball viscometry. Kemajuan teknologi di bidang optik memunculkan penelitian menentukan kekentalan oli menggunakan sumber cahaya laser. Energi panas yang diterima oleh oli akan mengakibatkan peningkatan temperatur pada oli. Oli akan mengalami perubahan kekentalan saat terjadi kenaikan temperatur. Nilai perubahan kekentalan oli dapat diidentifikasi dengan mengamati nilai absorbansi oli yang disinari laser He-Ne (Stefan dan Hasno, 2012).
3 sederhana karena hanya memerlukan hamburan cahaya untuk pengukuran kerapatan pola spekel (Kawahashi dan Hirara, 2007). Pencitraan spekel akan membentuk pola tertentu pada medium fluida saat disinari sebuah cahaya. Pengukuran perubahan intensitas dirubah menjadi informasi temperatur dan kerapatan medium menggunakan persamaan fisika dengan tingkat keakuratan yang besar (Kihm, 1997).
LSI (Laser speckle imaging) merupakan sebuah teknik pencitraan yang mendeteksi dan menganalisis perubahan kontras spekel dari sampel (Tamakai dkk,1994). Pola spekel terbentuk dari cahaya yang terhambur saat sampel disinari laser. LSI memilki keserdehanaan dalam sistem perancangannya karena hanya terdiri dari tiga komponen utama yaitu laser sebagai sumber cahaya, sampel, dan CCD sebagai detektor. LSI merupakan teknik pencitraan non invasive dan non destructive yang mendeteksi sinyal optik pada material. Analisis kontras yang digunakan adalah analisis gray level (tingkat keabu-abuan) dari hasil citra. Citra yang didapat dengan metode LSI dianalisis menggunakan histogram untuk klasifikasi dan pencocokan pola yang terbentuk (Apsari,2009).
4 1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Merancang sistem pencitraan optik dengan metode LSI untuk menghasilkan citra spekel dari oli Mesran SAE 20W-50.
2. Mengidentifikasi pola spekel untuk memperoleh nilai kontras dari oli Mesran SAE 20W-50 pada temperatur 30ºC, 40ºC, 50ºC, 60ºC, 70ºC, 80ºC, 90ºC, dan 100ºC.
3. Menganalisis nilai kontras spekel serta korelasi nilai kontras terhadap perubahan kekentalan oli Mesran SAE 20W-50.
1.3 Manfaat Penelitian
1. Penelitian ini menjadi suatu metode analisis perubahan kekentalan pada oli lebih teliti.
2. Penelitian ini dapat mengidentifikasi perubahan kekentalan oli dengan analisis kontras spekel.
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Objek yang diteliti adalah oli Mesran SAE 20W-50 dengan temperatur 30ºC,40ºC,50ºC, 60ºC,70ºC,80ºC,90ºC, dan 100ºC.
2. Sumber laser yang digunakan adalah continuous wave (CW) He-Ne dengan panjang gelombang 632,8 nm menghasilkan daya 0,8 mW seri 1507P-1.
5 per second) dengan metode back-scattering dan direkam menggunakan
software Ulead Video Studio-10 kemudian diolah menggunakan software
