BAB IV PENGUJIAN SISTEM PENDETEKSI GAYA MULTI AXIS DAN ANALISA DATA

(1)

PENGUJIAN SISTEM PENDETEKSI GAYA MULTI

AXIS DAN ANALISA DATA

Pengujian sistem pendeteksi gaya multi axis dimaksudkan untuk melihat kinerja dari alat. Pengujian ini juga dimaksudkan untuk mendapatkan data output voltage yang akan digunakan untuk menkonversi output voltage ke gaya.

IV. 1. Peralatan Uji

Peralatan uji yang digunakan selama percobaan adalah sebagai berikut: 1. Sistem Pendeteksi Gaya, terdiri dari:

a. Aktuator Mekanik beserta strain gage;

b. Rangkaian jembatan Wheatstone acctive dummy method , beserta switch 5

channel 6 pole;

c. Pengkondisi sinyal, yakni DATAFORTH SCM5B38-31 strain gage input

moduls narrow bandwith yang terpasang pada DATAFORTH SCMPB05, 8-Position Analog I/O Backpanel, Non-Multiplexed;

d. Kabel penghubung Backpanel dengan DT3010 board, yang memiliki

ujung connector 26 pin untuk Backpanel dan port EP324 untuk DT3010 board;

e. Peranti akuisisi data, DT3010 board;

f. Peranti lunak antarmuka.

2. Peralatan Penunjang, terdiri dari:

a. Timbangan elektronik dengan ketelitian 10e-2 g

b. Anak timbangan dengan berat masing-masing 100 gram

c. Rig untuk menopang Aktuator Mekanik selama pembebanan;

d. Pulley 3 buah sebagai pengarah tali pengikat beban dan memvariasi arah

pembebanan (arah x positif, x negatif, y positif, y negatif, z positif, dan z negatif relatif terhadap end effector);

(2)

Mekanik;

f. Wadah anak timbangan dan tali dengan massa total 92,81 gram;

(a) (b) (c)

(d) (e) Gambar 4. 1 Rangkaian Alat Uji

(a) Rig

(b) Rangkaian Jembatan Wheatstone ACTIVE DUMMY dan Switch 5-channels dan 6-poles (c) Pengkondisi Sinyal SCM5B38-31 dalam SCMPB05

(d) DT3010 board (e) Mekanik Akrtuator

IV.2. Metode Pelaksanaan Uji

Pengujian dilakukan dengan dua metode yaitu pengujian dengan kenaikan beban atau penambahan beban yang konstan sedangkan sedangkan metode metode kedua adalah mengurangi beban yang telah diberikan secara konstan. Metode kedua menggambarkan histerisis dari alat pendeteksi gaya. Pembebanan dari tiap axis dilakukan dari kedua arah

(3)

3 buah pulley sebagai pengantar gaya. Pemberian gaya dilakukan dengan menghubungkan end effector yaitu ujung stick dengan tali yang melalui pulley-pulley. Ujung tali tersebut dihubungkan dengan wadah yang akan diberikan penambahan beban konstan. Untuk mendapatkan arah gaya yang berbeda-beda maka posisi dari alat yang dipasang pada base pengujian diubah-ubah.

IV.2.1 Pengujian Penambahan Beban Konstan

Pengujian dengan penambahan beban konstan dilakukan dari 9 arah yaitu axis x positif, axis x negatif, axis y positif, axis y negatif, axis +45 derajat xy positif, axis +45 derajat xy negatif, axis -45 derajat xy positif, axis -45 derajat xy negatif, dan axis Z. Pembebanan dilakukan secara bertahap dari beban 0 N sampai dengan kapasitas maksimum alat pendeteksi gaya yaitu 12 N. Dari hasil pengujian maka akan didapatkan nilai tegangan yang akan dikorelasikan terhadap penambahan beban. Korelasi yang didapatkan akan menajdi faktor pengali setiap kenaikan beban. Berikut ini adalah hasil pengujian terhadap alat pendeteksi dari 9 arah yang berbeda.

IV.2.1.1 Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 1

Tabel 4. 1Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 1

Tegangan keluaran Beban

anak timbangan Total beban(kg) max min rata-rata No

Kg Kg Volt Volt Volt

1 0 0 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

2 0 0.09281 3.40E-03 3.40E-03 3.40E-03

3 0.1 0.19281 3.90E-03 3.40E-03 3.65E-03

4 0.2 0.29281 5.90E-03 3.90E-03 4.90E-03

5 0.3 0.39281 6.30E-03 4.90E-03 5.60E-03

6 0.4 0.49281 8.30E-03 6.40E-03 7.35E-03

7 0.5 0.59281 9.80E-03 6.80E-03 8.30E-03

8 0.6 0.69281 1.12E-02 9.80E-03 1.05E-02

9 0.7 0.79281 1.27E-02 1.22E-02 1.25E-02

10 0.8 0.89281 1.61E-02 1.22E-02 1.42E-02

11 0.9 0.99281 1.81E-02 1.27E-02 1.54E-02

12 1 1.09281 1.90E-02 1.51E-02 1.71E-02

(4)

y = 0.0015x + 0.0005 R2_{= 0.9882} 0.00E+00 5.00E-03 1.00E-02 1.50E-02 2.00E-02 2.50E-02 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) Te ga ng an (V ol t)

Max Min Rata-rata Linear (Rata-rata) Gambar 4. 2 Grafik Hasil Pengujian Beban Konstan Sumbu 1

IV.2.1.2 Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 2 positif

Tabel 4. 2Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 2 positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 2.00E-03 1.70E-02 9.50E-03

3 0.1 0.19281 1.00E-02 1.80E-02 1.40E-02

4 0.2 0.29281 1.10E-02 2.00E-02 1.55E-02

5 0.3 0.39281 1.20E-02 2.00E-02 1.60E-02

6 0.4 0.49281 2.20E-02 2.00E-02 2.10E-02

7 0.5 0.59281 2.40E-02 2.00E-02 2.20E-02

8 0.6 0.69281 2.70E-02 2.20E-02 2.45E-02

9 0.7 0.79281 3.70E-02 2.20E-02 2.95E-02

10 0.8 0.89281 3.70E-02 4.20E-02 3.95E-02

11 0.9 0.99281 4.70E-02 4.40E-02 4.55E-02

12 1 1.09281 4.70E-02 4.50E-02 4.60E-02

(5)

y = 0.004x + 0.002 R2_{= 0.9591} 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) T eg an g an ( V o lt )

max min rata-rata Linear (rata-rata)

Gambar 4. 3 Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 2 positif

IV.2.1.3 Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 2 negatif

Tabel 4. 3Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 2 negatif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 5.00E-03 5.00E-03 5.00E-03

3 0.1 0.19281 5.00E-03 1.00E-02 7.50E-03

4 0.2 0.29281 1.50E-02 1.00E-02 1.25E-02

5 0.3 0.39281 1.50E-02 1.50E-02 1.50E-02

6 0.4 0.49281 2.00E-02 1.50E-02 1.75E-02

7 0.5 0.59281 2.00E-02 1.50E-02 1.75E-02

8 0.6 0.69281 2.90E-02 2.20E-02 2.55E-02

9 0.7 0.79281 3.90E-02 2.50E-02 3.20E-02

10 0.8 0.89281 4.90E-02 3.00E-02 3.95E-02

11 0.9 0.99281 5.40E-02 3.40E-02 4.40E-02

12 1 1.09281 6.60E-02 5.30E-02 5.95E-02

(6)

y = 0.0059x - 0.0026 R2_{= 0.9752} -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) te g an g an ( V o lt )

Gambar 4. 4 Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 2 negatif

IV.2.1.4 Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 3 Positif

Tabel 4. 4Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 3 Positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 3.00E-03 4.00E-03 3.50E-03

3 0.1 0.19281 3.00E-03 4.00E-03 3.50E-03

4 0.2 0.29281 8.00E-03 5.00E-03 6.50E-03

5 0.3 0.39281 1.30E-02 9.00E-03 1.10E-02

6 0.4 0.49281 1.80E-02 1.40E-02 1.60E-02

7 0.5 0.59281 1.80E-02 1.90E-02 1.85E-02

8 0.6 0.69281 2.20E-02 2.90E-02 2.55E-02

9 0.7 0.79281 2.80E-02 3.40E-02 3.10E-02

10 0.8 0.89281 3.20E-02 3.90E-02 3.55E-02

11 0.9 0.99281 3.20E-02 4.30E-02 3.75E-02

12 1 1.09281 4.20E-02 4.80E-02 4.50E-02

(7)

y = 0.0044x - 0.0006 R2_{= 0.9864} -0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) T eg an g an ( V o lt)

Gambar 4. 5 Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 3 Positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 2.00E-03 4.00E-03 3.00E-03

3 0.1 0.19281 4.00E-03 4.00E-03 4.00E-03

4 0.2 0.29281 1.40E-02 5.00E-03 9.50E-03

5 0.3 0.39281 1.40E-02 9.00E-03 1.15E-02

6 0.4 0.49281 1.40E-02 1.40E-02 1.40E-02

7 0.5 0.59281 1.40E-02 1.90E-02 1.65E-02

8 0.6 0.69281 1.90E-02 2.90E-02 2.40E-02

9 0.7 0.79281 1.90E-02 3.40E-02 2.65E-02

10 0.8 0.89281 2.40E-02 3.90E-02 3.15E-02

11 0.9 0.99281 2.40E-02 4.30E-02 3.35E-02

12 1 1.09281 2.40E-02 4.80E-02 3.60E-02

(8)

y = 0.0039x - 0.0031 R2_{= 0.9494}

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Gaya (N)

T

eg

an

g

an

(

V

o

lt

)

Gambar 4. 6Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 3 negatif Gambar IV.5 :

Tabel 4. 6Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 4 Positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 0.00E+00 5.00E-03 2.50E-03

3 0.1 0.19281 1.40E-02 1.10E-02 1.25E-02

4 0.2 0.29281 2.40E-02 1.00E-02 1.70E-02

5 0.3 0.39281 3.40E-02 1.00E-02 2.20E-02

6 0.4 0.49281 3.40E-02 3.40E-02 3.40E-02

7 0.5 0.59281 2.90E-02 5.90E-02 4.40E-02

8 0.6 0.69281 4.40E-02 5.90E-02 5.15E-02

9 0.7 0.79281 7.30E-02 5.90E-02 6.60E-02

10 0.8 0.89281 8.80E-02 7.80E-02 8.30E-02

11 0.9 0.99281 1.02E-01 8.80E-02 9.50E-02

12 1 1.09281 1.07E-01 1.03E-01 1.05E-01

(9)

y = 0.0099x - 0.0101 R2_{= 0.9782} -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) T eg an g an ( V o lt )

Gambar 4. 7 Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 4 Positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 2.50E-02 1.50E-02 2.00E-02

3 0.1 0.19281 6.40E-02 2.00E-02 4.20E-02

4 0.2 0.29281 5.90E-02 2.40E-02 4.15E-02

5 0.3 0.39281 6.90E-02 4.40E-02 5.65E-02

6 0.4 0.49281 9.30E-02 5.90E-02 7.60E-02

7 0.5 0.59281 9.30E-02 5.40E-02 7.35E-02

8 0.6 0.69281 1.13E-01 6.40E-02 8.85E-02

9 0.7 0.79281 1.13E-01 7.30E-02 9.30E-02

10 0.8 0.89281 1.32E-01 1.07E-01 1.20E-01

11 0.9 0.99281 1.32E-01 1.17E-01 1.25E-01

12 1 1.09281 1.42E-01 1.27E-01 1.35E-01

(10)

y = 0.0117x + 0.0085 R2_{= 0.9835} 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) T eg an g an ( V ol t)

Gambar 4. 8 Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 4 negatif

Tabel 4. 8Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 5 positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 6.80E-03 1.50E-03 4.15E-03

3 0.1 0.19281 6.80E-03 3.90E-03 5.35E-03

4 0.2 0.29281 1.17E-02 4.90E-03 8.30E-03

5 0.3 0.39281 1.37E-02 8.30E-03 1.10E-02

6 0.4 0.49281 1.61E-02 1.46E-02 1.54E-02

7 0.5 0.59281 1.71E-02 1.56E-02 1.64E-02

8 0.6 0.69281 1.81E-02 1.66E-02 1.74E-02

9 0.7 0.79281 1.95E-02 1.71E-02 1.83E-02

10 0.8 0.89281 2.10E-02 1.76E-02 1.93E-02

11 0.9 0.99281 2.25E-02 1.81E-02 2.03E-02

12 1 1.09281 2.40E-02 1.95E-02 2.18E-02

(11)

Tabel 4. 9 Hasil Pengujian Penambahan Beban Konstan Sumbu 5 negatif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 3.90E-03 0.00E+00 1.95E-03

3 0.1 0.19281 7.30E-03 9.00E-04 4.10E-03

4 0.2 0.29281 7.80E-03 3.90E-03 5.85E-03

5 0.3 0.39281 8.70E-03 7.80E-03 8.25E-03

6 0.4 0.49281 1.27E-02 1.12E-02 1.20E-02

7 0.5 0.59281 1.66E-02 1.12E-02 1.39E-02

8 0.6 0.69281 1.71E-02 1.22E-02 1.47E-02

9 0.7 0.79281 1.75E-02 1.32E-02 1.54E-02

10 0.8 0.89281 1.85E-02 1.41E-02 1.63E-02

11 0.9 0.99281 1.90E-02 1.66E-02 1.78E-02

12 1 1.09281 2.14E-02 1.66E-02 1.90E-02

(12)

y = 0.0018x + 0.0026 R2_{= 0.951} -0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) T eg an g an (V o lt )

IV.2.2 Pengujian Histerisis

Pengujian histerisis dilakukan pada ke 9 arah sumbu dengan cara mengurangi beban secara konstan. Pengujian dilakukan pada kondisi yang sama dengan proses pengujian penambahan beban secara konstan dimana alat pendeteksi diberi beban dari 0 N sampai 12 N kemudian secara bertahap beban dikurangi dari 12 N ke 1 N. Berikut ini adalah tabel-tabel serta grafik hasil pengujian histerisis yang dibaca dari bawah keatas dimana pengujian pertama dilakukan dengan mengurangi beban secara konstan dari 12 N hingga 1 N.

IV.2.2.1 Uji Histerisis Sumbu 1

Tabel 4. 10Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 1

(13)

7 0.5 0.59281 9.80E-03 1.27E-02 1.13E-02

8 0.6 0.69281 1.07E-02 1.32E-02 1.20E-02

9 0.7 0.79281 1.46E-02 1.42E-02 1.44E-02

10 0.8 0.89281 1.76E-02 1.52E-02 1.64E-02

11 0.9 0.99281 1.81E-02 1.56E-02 1.69E-02

12 1 1.09281 1.85E-02 1.56E-02 1.71E-02

13 1.1 1.19281 2.05E-02 1.71E-02 1.88E-02

Histerisis Sumbu 1 y = 0.0016x + 0.0009 R2_{= 0.9789} 0.00E+00 5.00E-03 1.00E-02 1.50E-02 2.00E-02 2.50E-02 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) T eg an g an ( Vo lt )

Max Min Rata-rata Linear (Rata-rata)

Gambar 4. 11 Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 1

IV.2.2.2 Uji Histerisis Sumbu 2 positif

Tabel 4. 11Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 2 Positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 3.00E-03 1.60E-02 9.50E-03

3 0.1 0.19281 1.10E-02 1.70E-02 1.40E-02

4 0.2 0.29281 1.20E-02 1.90E-02 1.55E-02

5 0.3 0.39281 1.30E-02 1.90E-02 1.60E-02

6 0.4 0.49281 2.30E-02 1.90E-02 2.10E-02

7 0.5 0.59281 2.50E-02 1.90E-02 2.20E-02

(14)

11 0.9 0.99281 4.80E-02 4.30E-02 4.55E-02

12 1 1.09281 4.80E-02 4.40E-02 4.60E-02

13 1.1 1.19281 5.80E-02 4.50E-02 5.15E-02

Histerisis sumbu 2 positif

y = 0.004x + 0.002 R2_{= 0.9591} 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) te g an g an ( V o lt )

Gambar 4. 12 Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 2 Positif

IV.2.2.3 Uji Histerisis Sumbu 2 negatif

Tabel 4. 12Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 2 Negatif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 1.00E-02 3.00E-03 6.50E-03

3 0.1 0.19281 1.60E-02 3.00E-03 9.50E-03

4 0.2 0.29281 2.00E-02 8.00E-03 1.40E-02

5 0.3 0.39281 2.20E-02 2.20E-02 2.20E-02

6 0.4 0.49281 2.30E-02 2.40E-02 2.35E-02

7 0.5 0.59281 3.10E-02 2.60E-02 2.85E-02

8 0.6 0.69281 4.00E-02 3.30E-02 3.65E-02

(15)

Histerisis sumbu 2 negatif y = 0.0059x - 0.0026 R2_{= 0.9752} -0.02 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) te g an g an (V o lt )

Gambar 4. 13 Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 2 Negatif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 1.40E-02 4.00E-03 9.00E-03

3 0.1 0.19281 2.40E-02 4.00E-03 1.40E-02

4 0.2 0.29281 3.40E-02 4.00E-03 1.90E-02

5 0.3 0.39281 3.90E-02 1.40E-02 2.65E-02

6 0.4 0.49281 3.40E-02 1.40E-02 2.40E-02

7 0.5 0.59281 3.90E-02 9.00E-03 2.40E-02

8 0.6 0.69281 3.90E-02 9.00E-03 2.40E-02

9 0.7 0.79281 3.40E-02 1.90E-02 2.65E-02

10 0.8 0.89281 4.80E-02 1.90E-02 3.35E-02

11 0.9 0.99281 4.80E-02 2.90E-02 3.85E-02

12 1 1.09281 4.30E-02 3.40E-02 3.85E-02

(16)

y = 0.003x + 0.0066 R2_{= 0.9116}

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Gaya (N)

Te

ga

ng

an

(V

ol

t)

Gambar 4. 14Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 3 Positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 9.30E-03 9.91E-03 9.61E-03

3 0.1 0.19281 8.30E-03 1.62E-02 1.22E-02

4 0.2 0.29281 9.70E-03 2.50E-02 1.73E-02

5 0.3 0.39281 1.10E-02 2.82E-02 1.96E-02

6 0.4 0.49281 3.31E-02 1.78E-02 2.55E-02

7 0.5 0.59281 4.11E-02 1.79E-02 2.95E-02

8 0.6 0.69281 4.11E-02 2.38E-02 3.25E-02

9 0.7 0.79281 4.41E-02 3.18E-02 3.79E-02

10 0.8 0.89281 4.99E-02 3.53E-02 4.26E-02

11 0.9 0.99281 5.10E-02 3.63E-02 4.36E-02

12 1 1.09281 5.50E-02 4.08E-02 4.79E-02

(17)

max min rata-rata Linear (rata-rata) Gambar 4. 15 Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 3 Negatif

Tabel 4. 15Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 4 positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 9.30E-03 9.91E-03 9.61E-03

3 0.1 0.19281 8.30E-03 1.62E-02 1.22E-02

4 0.2 0.29281 9.70E-03 2.50E-02 1.73E-02

5 0.3 0.39281 1.10E-02 2.82E-02 1.96E-02

6 0.4 0.49281 3.31E-02 1.78E-02 2.55E-02

7 0.5 0.59281 4.11E-02 1.79E-02 2.95E-02

8 0.6 0.69281 4.11E-02 2.38E-02 3.25E-02

9 0.7 0.79281 4.41E-02 3.18E-02 3.79E-02

10 0.8 0.89281 4.99E-02 3.53E-02 4.26E-02

11 0.9 0.99281 5.10E-02 3.63E-02 4.36E-02

12 1 1.09281 5.50E-02 4.08E-02 4.79E-02

(18)

y = 0.0087x + 0.0152 R2_{= 0.9558} 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) T eg an g an ( V o lt )

Gambar 4. 16 Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 4 Positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 2.00E-02 3.90E-02 2.95E-02

3 0.1 0.19281 3.00E-02 4.90E-02 3.95E-02

4 0.2 0.29281 3.40E-02 5.40E-02 4.40E-02

5 0.3 0.39281 3.40E-02 9.80E-02 6.60E-02

6 0.4 0.49281 3.90E-02 9.80E-02 6.85E-02

7 0.5 0.59281 4.40E-02 9.80E-02 7.10E-02

8 0.6 0.69281 4.90E-02 9.80E-02 7.35E-02

9 0.7 0.79281 5.40E-02 9.80E-02 7.60E-02

10 0.8 0.89281 6.40E-02 1.07E-01 8.55E-02

11 0.9 0.99281 6.40E-02 1.07E-01 8.55E-02

12 1 1.09281 6.90E-02 1.07E-01 8.80E-02

(19)

y = 0.0071x + 0.022 R2_{= 0.8901} 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) T eg an g an ( V o lt )

max min rata-rata Linear (rata-rata) Gambar 4. 17 Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 4 Negatif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 4.00E-03 1.50E-03 2.75E-03

3 0.1 0.19281 4.50E-03 3.90E-03 4.20E-03

4 0.2 0.29281 4.00E-03 4.90E-03 4.45E-03

5 0.3 0.39281 2.60E-03 8.30E-03 5.45E-03

6 0.4 0.49281 4.00E-03 1.46E-02 9.30E-03

7 0.5 0.59281 3.13E-03 1.56E-02 9.36E-03

8 0.6 0.69281 4.50E-03 1.66E-02 1.06E-02

9 0.7 0.79281 4.70E-03 1.71E-02 1.09E-02

10 0.8 0.89281 4.80E-03 1.76E-02 1.12E-02

11 0.9 0.99281 5.00E-03 1.81E-02 1.15E-02

12 1 1.09281 5.50E-03 1.95E-02 1.25E-02

(20)

y = 0.0011x + 0.0018 R2_{= 0.9356} 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) T eg an g an ( V o lt )

Gambar 4. 18Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 5 Positif

1 0 0 0 0 0

2 0 0.09281 4.00E-03 1.50E-03 2.75E-03

3 0.1 0.19281 4.50E-03 3.90E-03 4.20E-03

4 0.2 0.29281 4.00E-03 4.90E-03 4.45E-03

5 0.3 0.39281 2.60E-03 8.30E-03 5.45E-03

6 0.4 0.49281 4.00E-03 1.46E-02 9.30E-03

7 0.5 0.59281 3.13E-03 1.56E-02 9.36E-03

8 0.6 0.69281 4.50E-03 1.66E-02 1.06E-02

9 0.7 0.79281 4.70E-03 1.71E-02 1.09E-02

10 0.8 0.89281 4.80E-03 1.76E-02 1.12E-02

11 0.9 0.99281 5.00E-03 1.81E-02 1.15E-02

12 1 1.09281 5.50E-03 1.95E-02 1.25E-02

(21)

y = 0.0009x - 0.0008 R2_{= 0.9813} -0.002 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Gaya (N) T eg an g an ( V o lt )

Gambar 4. 19Hasil Pengujian Histerisis Sumbu 5 Negatif

IV. 3 Rangkuman Linierisasi Data, Deviasi Standar, dan

Coefficient of Determination

Pada rangkuman ini, nilai b diabaikan, dengan tujuan memperoleh offset nulling saat Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis pada kondisi tanpa beban dengan media peranti lunak.

Tabel 4. 19 Tabel Linearisasi Data, Deviasi Standar, dan COD

Arah Gaya Metode Uji Persamaan Linier Deviasi Standar COD

Penambahan Beban Konstan y = 0.0015x + 0.0005 0.006 0.988 Sumbu 1

Histerisis y = 0.0016x + 0.0009 0.006 0.979

Penambahan Beban Konstan y = 0.004x + 0.002 0.015 0.959 Sumbu 2 positif

Histerisis y = 0.0051x - 0.0045 0.015 0.959

(22)

Penambahan Beban Konstan y = 0.0044x - 0.0006 0.016 0.986 Sumbu 3 positif

Histerisis y = 0.003x + 0.0066 0.012 0.912

Penambahan Beban Konstan y = 0.0039x - 0.0031 0.015 0.949 Sumbu 3 negatif

Histerisis y = 0.0041x + 0.004 0.015 0.988

Penambahan Beban Konstan y = 0.0099x - 0.0101 0.038 0.978 Sumbu 4 positif

Histerisis y = 0.0087x + 0.0152 0.033 0.956

Beban Naik Konstan y = 0.0117x + 0.0085 0.044 0.984 Sumbu 4 negatif

Histerisis y = 0.0071x + 0.022 0.029 0.890

Penambahan Beban Konstan y = 0.0019x + 0.0027 0.007 0.948 Sumbu 5 positif

Histerisis y = 0.0011x + 0.0018 0.004 0.936

Penambahan Beban Konstan y = 0.0018x + 0.0026 0.007 0.951 Sumbu 5 negatif

Histerisis y = 0.0009x - 0.0008 0.004 0.981

IV.4 Linierisasi Data, Deviasi Standar, dan Coefficient of

Determination

(23)

Dimana: y adalah nilai pada ordinat berdasarkan persamaan linier, dalam Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis didefinisikan sebagai tegangan keluaran

(volt)

x adalah nilai pada absis berdasarkan persamaan linier, dalam Sistem Pendeteksi Gaya didefinisikan sebagai beban (N)

m adalah gradien garis

b adalah nilai y yang terpotong oleh garis linier Maka:

(

)(

)

(

−

)

− − = ₂ x x y y x x m

Dimana: x adalah nilai beban saat proses uji (N)

y adalah nilai tegangan keluaran saat proses uji (volt)

x adalah nilai rata-rata seluruh nilai beban saat proses uji (N)

y adalah nilai rata-rata seluruh nilai tegangan keluaran saat proses uji (volt)

Berdasarkan persamaan diatas, maka: x

m y b= −

Berdasarkan pembahasan offset nulling, Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis dilengkapi dengan fasilitas pengkompensasi nilai offset dengan resistor variable. Pada praktiknya proses penyeimbangan jembatan Wheatstone dengan resistor variable memiliki kesulitan dalam pengaturan besar hambatan penyeimbang untuk ketelitian yang tinggi, sehingga tetap terdapat offset dalam nominal yang kecil. Hal ini dapat diamati dari seluruh data saat pembebanan awal, yakni sebelum penambahan wadah dan tali, tegangan keluaran selalu bernilai bukan dari 0,000 volt. Untuk memperoleh offset nulling yang lebih optimal, nilai b yang diperoleh pada persamaan (IV.3) ditetapkan sama dengan nol. Atau dengan kata lain, nilai b diabaikan, sehingga proses kalkulasi dalam peranti lunak hanya melibatkan nilai m sebagai gradien persamaan garis. Persamaan yang diaplikasikan dalam peranti lunak adalah y=mx.

(24)

persamaan garis linier terhadap nilai aktual yang diperoleh dari pengujian. Berikut adalah persamaan standar deviasi yang digunakan:

(

)

(

1

)

. . 1 1 2 − − = = = y m s n i is n M y D S y m s n i is n y M ₌ =1 =1

Dimana: S.D. adalah deviasi standar s adalah nomer seri data

i adalah nomer data di seri ke-s m adalah jumlah seri data

n adalah jumlah data di setiap seri

yis adalah nilai data tegangan keluaran ke-i pada seri ke-s (volt)

ny adalah total jumlah data di seluruh seri

M adalah rata-rata aritmetik

Coefficient of Determination (COD) adalah sebuah parameter yang menggambarkan kelinieran suatu sebaran data-data aktual pembentuk persamaan linier. Apabila COD sama dengan 1, maka sebaran data-data aktual tersebut tepat berada di satu garis lurus, sehingga tidak adalah perbedaan nilai antara nilai yang diperoleh dari persamaan garis dengan nilai aktual. Apabila COD adalah 0, hal ini menggambarkan persamaan regresi yang dihasilkan tidak dapat membantu sama sekali untuk memprediksi nilai aktual. Berikut adalah persamaan COD yang diaplikasikan dalam Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis:

(

−

)

− = ₂ 2 2 y y y y COD

Dimana y adalah nilai aktual tegangan keluaran (volt)

(25)

IV.5.1 Analisa Kesalahan Selama Proses Pengujian

IV.5.1.1 kesalahan pada proses assembly

Seting up tiap-tiap komponen pada sistem pendeteksi gaya multi aksis berpengaruh besar terhadap keakuratan sistem dalam membaca datangnya gaya. Terlihat jelas pada gambar grafik di atas variasi deviasi yang terjadi per tiap aksis. Kecenderungan besarnya deviasi dipengaruhi oleh komponen-komponen yang berinteraksi langsung dengan tempat peletakan strain gage ataupun juga komponen yang mendukung transducer stick saat menerima gaya.

Gaya yang terdeteksi oleh komponen stick akan dibawa melalui rambatan panjang stick dalam bentuk bending moment. Tidak semerta-merta gaya langsung terbaca oleh strain gage tanpa adanya ring yang berfungsi sebagai media pengintegrasi gaya pada plat. Peletakkan stick pada ring yang kurang tepat dapat meyebabkan ujung stick tidak menempel tepat ditengah-tengan plate Z. Hal ini menyebabkan gaya yang diterima plate Z bukan merupakan gaya tekan murni melainkan terdapat momen jika diukur pada titik pusat massa plate Z.

Hal yang serupa juga terjadi pada plat x maupun y. Beberapa kasus pada pengambilan data memperlihatkan adanya ketidaklurusan/ketidaksimetrisan bidang horizontal ring dengan plate dan juga ring dengan stick, yang disebabkan kurang presisinya proses pengeboran sehingga sudut antara plate-plate satu sumbu tidak tepat 180 derajat.

Ketidak co-linearan plate-plate antar sumbu

(26)

Gambar 4. 20Analisa kesalahan pada saat proses assembly

Pembuatan coakkan pada plate Z yang hanya memiliki ketebalan 0,3 mm sulit dilakukan dengan menggunakan mesin milling yang tersedia. Proses coakkan pada tengah plate juga menambah konsentrasi tegangan pada plate Z, sehingga pada kenyataannya coakkan tidak dibuat.

IV.5.1.2 Ayunan Wadah dan Beban

Selama pengukuran berlangsung, ayunan yang terjadi pada gantungan wadah dan beban dapat menambah fluktuasi nilai tegangan keluaran yang tampil pada peranti lunak antarmuka. Hal ini karena saat terjadi ayunan, wadah dan beban akan mengalami percepatan dan perlambatan secara berkala yang menimbulkan gaya tambahan, yakni gaya sentripetal yang juga muncul secara berkala sesuai dengan periode ayunan beban. Oleh karena itu, selama pengukuran berlangsung, menjaga wadah dan beban yang digantung agar tetap diam adalah hal yang penting bagi keakuratan pengambilan data.

pusat massa plate Z

(27)

vertikal, maka tegangan tali T1 akan menerima gaya sebesar: 2 1 2 1_m

_ϖ

g m T = ⋅ +

Pada kondisi ini mencapai nilai maksimumnya. Sementara itu saat ayunan mengalami amplitudo maksimum dengan sudut simpangan , tidak terdapat komponen gaya sentripetal, karena pada kondisi ini = 0, dan tegangan tali T2 akan menerima gaya

sebesar : Θ ⋅ ⋅ = cos 2 m g T

Fluktuasi nilai T1 dan T2 ini dapat mengganggu pengukuran dan menimbulkan deviasi

data yang lebih besar selama pengukuran.

IV.5.1.3 Posisi Pulley Terhadap End Effector

Posisi pulley pada rig harus berada sedemikian rupa sehingga arah tali yang melalui pulley dapat searah dengan arah pemberian gaya yang diinginkan. Dengan posisi yang tepat ini akan diperoleh nilai tegangan tali yang optimal untuk menarik end effector dengan gaya yang sesuai dengan pembebanan pada wadah.

Gambar 4. 22Susunan Pulley pada Rig

IV.5.1.4 Beban Yang Bervariasi

Beban yang diterima oleh alat pendeteksi gaya multi axis selama pengujian memungkinkan adanya variasi yang tinggi pada pembacaan output voltage. Hal ini dapat

(28)

pengujian.

IV.5.2 Analisa Kelinieran

Dengan meninjau nilai coefficient of determination seluruh daerah pendeteksi gaya, dapat terlihat bahwa sifat linier dari sistem adalah baik. Bila diamati proses kerja Sistem Pendeteksi Gaya Multi Axis dalam memperoleh besaran tegangan keluaran akibat adanya suatu gaya, maka dapat disimpulkan terjadi beberapa kali konversi linier dengan suatu nilai proporsionalitas konstan yang mempengaruhi kelinieran konversi. Konversi linier yang pertama adalah hubungan perubahan strain yang terjadi akibat perubahan beban dengan nilai proporsionalitas konstan modulus Young serta kelinieran perubahan hambatan strain gage seiring perubahan strain dengan nilai proporsionalitas konstan Gage Factor. Konversi linier yang terjadi selanjutnya adalah saat perubahan hambatan menjadi tegangan keluaran oleh jembatan Wheatstone, nilai proporsionalitas konversi ini adalah tegangan eksitasi; dan konversi linier yang terakhir adalah saat tegangan keluaran jembatan Wheatstone diperbesar oleh pengkondisi sinyal menjadi tegangan keluaran yang terbaca oleh peranti akuisisi data. Nilai proporsionalitas pada konversi perbesaran ini sudah tentu adalah gain dari fasilitas amplifikasi yang tersedia di peranti pengkondisi sinyal

Material Strain _Gage Gaya W Strain l l ∆ Perubahan Hambatan R R ∆ Linier Tegangan keluaran e Tegangan keluaran E

Linier Linier Linier

Jembatan

Wheatstone Pengkondisi Sinyal

Modulus Young

Gage

Factor Tegangan Eksitasi

Gain Amplifikasi

(29)

nilai tersebut rata-rata hampir mendekati 1. COD yang terendah adalah COD sumbu z positif dan x negatif, masing-masing bernilai 0,989 dan 0,990. Dengan hasil ini dapat diprediksi bahwa nilai Modulus Young, Gage Factor, Tegangan Eksitasi, dan gain bernilai relatif konstan selama proses pengukuran berlangsung. Terdapat beberapa faktor yang diduga dapat mempengaruhi kekonstanan parameter-parameter tersebut di atas, salah satunya adalah panas yang timbul pada kabel-kabel berarus listrik yang dapat merubah hambatan dalam kabel-kabel sehingga merubah hambatan resultan rangkaian secara keseluruhan terhadap waktu. Parameter yang relatif mudah terpengaruh oleh heat generation ini adalah gage factor, tegangan eksitasi, dan gain amplifikasi.

IV.5.3 Komparasi Nilai Tegangan Keluaran Teoritis dan Tegangan

Keluaran Aktual Serta Histerisis

Tabel Perbandingan Nilai Aktual vs Nilai Teoritis pada Sumbu 1 y = 0.0015x + 0.0005 R2_{= 0.9882} -0.025 -0.02 -0.015 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 -15 -10 -5 0 5 10 15 F(Newton) V (V ol ta ge ) nilai teoritis nilai aktual histerisis

Linear (nilai aktual ) Linear (nilai teoritis) Linear (histerisis)

Gambar 4. 24 grafik perbandingan nilai aktual dengan nilai teoritis pada sumbu 1 Dari gambar dapat dilihat bahwa gradien aktual lebih besar daripada teoritis, hal ini dapat disebabkan karena adanya initial stress yang terjadi pada saat assembly dari plate Z. Initial stress ini muncul pada pemasangan plate yang tidak terlalulurus, sehingga pada saat tanpa beban, pembacaan output voltage sudah terbaca cukup tinggi.

(30)

y = 0.0053x - 0.0062 R2_{= 0.9318} -1.50E-01 -1.00E-01 -5.00E-02 0.00E+00 5.00E-02 1.00E-01 -15 -10 -5 0 5 10 15 F(Newton) V (V ol ta ge ) nilai teoritis nilai aktual histerisis

Linear (nilai aktual ) Linear (nilai teoritis) Linear (histerisis)

Gambar 4. 25 grafik perbandingan nilai aktual dengan nilai teoritis pada sumbu 2 Dari grafik perbandingan antara data teoritis dan aktual dapat terlihat bahwa gradien data teoritis lebih besar daripada data aktual. Hal ini disebabkan karena pada perhitungan tegangan keluaran teoritis tidak diperhitungkan adanya gaya hambat dari plate-plate yang lain. Komponen plate pada sumbu 2 bekerja secara dependent dengan plate dari sumbu yang lainnya. Selain itu terdapat beberapa gangguan yang mungkin terjadi pada saat konversi gaya yang datang menjadi output voltage. Ketebalan adhesive perekat strain gage yang belum tentu merata merupakan salah satunya. Letak plate-plate satu sumbu yang membentuk sudut tidak 180 derajat, adanya gesekkan pada permukaan ujung stick dapat mengakibatkan adanya penyimpangan dari data teoritis.

Gangguan terjadi pada saat dari konversi beban ke strain pada material, gangguan yang diakibatkan pada geometri komponen stick aktual yang tidak sesuai dengan perancangan, atau material penyusun stick yang tidak homogen, atau properties material berbeda antara aktual dengan teoritis. Gangguan lain dapat terjadi saat konversi strain menjadi perubahan hambatan dalam strain gage, gangguan ini antara lain missalignment pemasangan strain gage; perekatan strain gage yang tidak sempurna akibat ketebalan bahan adesif yang tidak rata pada lapisan base strain gage, hambatan dari material insulasi strain gage.

(31)

pada Sumbu 3 y = 0.0044x - 0.005 R2_{= 0.9864} -1.50E-01 -1.00E-01 -5.00E-02 0.00E+00 5.00E-02 1.00E-01 -15 -10 -5 0 5 10 15 F(Newton) V (V ol ta ge ) nilai teoritis nilai aktual Histerisis

Linear (nilai aktual ) Linear (nilai teoritis) Linear (Histerisis)

Gambar 4. 26 grafik perbandingan nilai aktual dengan nilai teoritis pada sumbu 3 Dapat dibandingkan dengan gambar sebelumnya bahwa gradien data teoritis pebih tinggi daripada data aktual, namun terdapat perbedaan mencolok dengan gambar sebelumnya dimana pada gambar sebelumnya semua persamaan garis linier berpotongan pada satu titik. Perbedaan ini dapat disebabkan karena perhitungan teoritis yang tidak memperhitungkan faktor hambatan dari plate-plate yang lainnya.

Dari gambar diatas juga dapat diamati bahwa terdapat perbedaan mencolok gradien histerisis dan gradien penambahan beban konstan. Hal ini disebabkan karena adanya pembuatan geometri yang tidak sempurna pada kedua plate. Ketidaksempurnaan terjadi karena potongan lebar dari plate tidak sama.

Tabel Perbandingan Nilai Aktual vs Nilai Teoritis pada Sumbu 4 Positif

y = 0.0104x - 0.0139 R2_{= 0.9835} -2.00E-01 -1.50E-01 -1.00E-01 -5.00E-02 0.00E+00 5.00E-02 1.00E-01 1.50E-01 -15 -10 -5 0 5 10 15 F(Newton) V (V ol ta ge ) nilai teoritis nilai aktual Histerisis Linear (nilai aktual ) Linear (nilai teoritis) Linear (Histerisis)

(32)

sumbu yang lainnya adalah adanya gradien aktual yang lebih tinggi daripada gradien teoritis. Ketika diteliti lebih lanjut, ternyata terjadi loss pada salah satu fastener antara plate dengan base. Kerusakkan ini menyebabkan adanya konsentrasi tegangan yang berlebihan pada bagian lubang plate sehingga pembacaan output voltage lebih besar daripada teoritis.

Tabel Perbandingan Nilai Aktual vs Nilai Teoritis pada Sumbu 5 Positif

y = 0.0017x + 0.0038 R2_{= 0.9471} -1.50E-01 -1.00E-01 -5.00E-02 0.00E+00 5.00E-02 1.00E-01 -15 -10 -5 0 5 10 15 F(Newton) V (V ol ta ge ) nilai teoritis nilai aktual Histerisis

Linear (nilai aktual ) Linear (nilai teoritis) Linear (Histerisis)

Gambar 4. 28 grafik perbandingan nilai aktual dengan nilai teoritis pada sumbu 7 Dari gambar dapat diamati bahwa gradien data teoritis jauh lebih tinggi daripada data aktual, meskipun begitu keterulangan atau histerisis dari sumbu 5 sangat baik karena saling berhimpit. Jika dibandingkan dengan sumbu yang lain, gradien pada sumbu ini adalah yang terendah. Hal ini dapat disebabkan karena persebaran adhesive yang kurang merata. Proses manufaktur yang kurang sempurna dalam pembuatan setengah bola pada stick menyebabkan adanya gesekkan pada plate Z selama pengambilan data pada sumbu 5.