BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

Transkripsi

1 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS Bab ini akan membahas pengujian dan analisis setiap modul dari sistem yang dirancang. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah sistem yang dirancang sudah sesuai dengan yang diharapkan. Pengujian dilakukan pada setiap modul yang telah direalisasikan dan pada sistem secara keseluruhan. Berikut ini akan dijelaskan mengenai pengujian dari setiap bagian. 4.. Pengujian Modul Mikrokontroler, LCD dan RTC Pengujian modul mikrokontroler dilakukan dalam dua tahap, tahap pertama yaitu melakukan pengecekan port-port pada mikrokontroler dengan cara memberikan program flip-flop sederhana untuk menyalakan lampu LED. START Isi PB-PD dengan 00h Beri waktu tunda detik Isi PB-PD dengan FFh Beri waktu tunda detik SELESAI Gambar 4. Diagram Alir Pengujian Port Mikrokontroler Diagram alir pengujian menggunakan program flip-flop sederhana ditunjukkan pada Gambar 4.. Jika data yang dihasilkan oleh semua port sama dengan data yang dikirimkan, maka mikrokontroler dikatakan bekerja dengan baik. Tahap kedua yaitu melakukan pengujian pengiriman data secara serial menggunakan perangkat serial RS232. Berikut adalah potongan program yang dikerjakan menggunakan bantuan compiler software CodeVisionAVR v untuk menguji koneksi serial : 38

2 39 { printf("test SERIAL BRAKE TESTER PROJECT!\r"); delay_ms(000); }; Mikrokontroler mengirimkan data teks TEST SERIAL BRAKE TESTER PROJECT ke hyper terminal pada komputer, dan jika data yang diterima oleh komputer sama dengan data yang dikirimkan, maka mikrokontroler dinyatakan bekerja dengan baik. Hasil yang diperoleh hyper terminal ditunjukkan pada Gambar 4.2. Gambar 4.2. Penerimaan Data Serial pada Komputer Untuk pengujian LCD dan RTC, pada LCD ditampilkan jam, hari dan tanggal. Ketika catu daya dimatikan, maka pada LCD masih tertampil jam, hari dan tanggal yang telah ter-update, sehingga dapat diartikan untuk LCD dan RTC bekerja dengan baik. Gambar 4.3 adalah tampilan jam, hari dan tanggal yang tertampil pada LCD. Gambar 4.3 Pengujian LCD dan RTC

3 Pengujian Sensor Accelerometer Pengujian sensor accelerometer dibagi menjadi dua bagian yaitu pengujian accelerometer dalam kondisi diam dan dalam kondisi bergerak. Pengujian accelerometer dalam kondisi diam bertujuan untuk menguji accelerometer untuk mengukur percepatan gravitasi bumi (kondisi diam), sedangkan pengujian accelerometer dalam kondisi bergerak bertujuan untuk menguji percepatan accelerometer saat digerakkan Pengujian Accelerometer Dalam Kondisi Diam Pengujian accelerometer dalam kondisi diam dilakukan dengan mengubah posisi vektor sumbu x, y dan z dalam berbagai posisi. Sebagai contoh, untuk pengujian accelerometer pada posisi x = -g, y = 0 g dan z = 0g, maka perlu diatur sudut Axr = 80, Ayr = 90 dan Azr = 90. Perhitungannya adalah sebagai berikut : Rx =Rcos(Axr) = Rcos(80) = - Ry =Rcos(Ayr) = Rcos(90) = 0 Rz =Rcos(Azr) = Rcos(90) = 0 = Nilai Rx,Ry dan Rz inilah yang digunakan untuk acuan posisi vektor x, y dan z pada accelerometer. Dari hasil perhitungan, didapatkan nilai Rx = -, Ry = 0 dan Rz = 0, sehingga pada accelerometer harus menunjukkan posisi vektor akibat pengaruh gravitasi bumi yaitu x = - g, Y = 0 g dan Z = 0. Gambar 4.4 adalah salah satu contoh hasil pengujian accelerometer pada posisi x = -g, y = 0g dan z = 0g. Variasi pengujian lainnya dilakukan dengan berbagai posisi sudut yang berbeda-beda. Tabel 4. menunjukkan hasil percobaan dengan variasi sudut yang berbeda-beda.

4 4 Gambar 4.4 Hasil Pengujian Accelerometer X= -g,y=0g,z=0g Tabel 4. Pengujian Accelerometer Dalam Kondisi Diam NO Posisi Sudut Posisi Accelerometer θx θy θz gx gy gz , , , , , , , ,707 0

5 Pengujian Accelerometer Dalam Kondisi Bergerak Pengujian pada kondisi ini dilakukan untuk menguji sensor accelerometer akibat percepatan ketika benda bergerak. Yang diuji dalam pengujian ini adalah kecepatan dan jarak. Pengujian dilakukan dengan percobaan pada bidang miring. Gambar ilustrasinya dapat dilihat pada Gambar 4.5. Gambar 4.5 Ilustrasi Pengujian Accelerometer Pada Bidang Miring θ=30, s=,4m Pada percobaan ini, permukaaan dibuat selicin mungkin sehingga gaya gesek diabaikan. Dari Gambar 4.5 bisa didapat bahwa : ) ) Keterangan : = kecepatan accelerometer (m/s) = percepatan(m/s²) t = waktu (s) Gambar percobaan pada bidang miring dapat dilihat pada Gambar 4.6.

6 43 Gambar 4.6 Percobaan Pada Bidang Miring Langkah-langkah percobaannya adalah sebagai berikut :. Menentukan sudut kemiringan (θ), dalam percobaan ini sudutnya adalah θ= Mengukur percepatan, kecepatan dan posisi accelerometer ketika dilepas dari kemiringan sebesar θ. Untuk menghitung kecepatan dan posisi, digunakan metode penghitungan luas area trapezoidal. 3. Mencari nilai faktor pengali untuk memperkecil error dengan melakukan percobaan berulang-ulang hingga menunjukkan kecepatan dan posisi yang sesuai dengan perhitungan. 4. Waktu yang digunakan adalah waktu yang didapat dari timer mikrokontroler (0,024s), dan waktu totalnya adalah 0,024s x 25 sample data (data ke 88 s.d data ke 3 = 0,6023s. Gambar 4.7 s.d Gambar 4.9 adalah gambar hasil percobaan nilai a (percepatan), kecepatan dan posisi saat accelerometer dilepas pada bidang miring (belum dikalikan faktor pengali). Sample yang dihitung adalah saat accelerometer dilepas pada bidang

7 44 miring sampai dengan sebelum accelerometer menabrak lantai.(data ke 88 s.d. data ke 3). Data ke 4 dan seterusnya dianggap nol. percepatan m/s2) a saat s =.4 m jumlah sample Gambar 4.7 Grafik Percepatan Sebelum Dikalikan Faktor Pengali kecepatan (m/s) jumlah sample Gambar 4.8 Grafik Kecepatan Sebelum Dikalikan Faktor Pengali posisi (m) 8.23E jumlah sample Gambar 4.9 Grafik Posisi Sebelum Dikalikan Faktor Pengali

8 45 Gambar 4.7 s.d. Gambar 4.9 (sebelum dikalikan faktor pengali) bila dibandingkan dengan perhitungan kecepatan dan posisi adalah sebagai berikut : velo pos = velo0+((time/2)*(acc+acc0)); = pos0+((time/2)*(velo+velo0)); Keterangan : velo0 velo pos0 pos = kecepatan sebelumnya = kecepatan saat ini = posisi sebelumnya = posisi saat ini Nilai variable time didapat dari waktu sample pada mikrokontroler yaitu sebesar 0,024s. Untuk pengujian kecepatan, kecepatan puncak (jumlah total area) sesungguhnya dapat dirumuskan : ) ) ample = 2,95 m/s Dilihat dari gambar grafik hasil percobaan sebelum dikalikan faktor pengali, kecepatan puncak (jumlah total area) = 2,82m/s. Dalam hal ini diperlukan faktor pengali agar kecepatan yang didapat sebesar 2,95m/s. Nilai faktor pengalinya adalah sebesar,04. Nilai ini sebagai pengali dalam persamaan penghitungan kecepatan dengan metode trapezoidal. Angka ini didapat dari : Dari hasil percobaan sebelum dikalikan faktor pengali posisi menunjukkan 0,82m, padahal jarak sesungguhnya adalah sebesar,4 m, dalam hal ini berarti dalam perhitungan kecepatan dan posisi perlu dikalikan faktor pengali. Faktor pengali untuk posisi adalah

9 46 Faktor pengali ini dimasukkan dalam persamaan : velo = velo0+(cal*(time/2)*(acc+acc0)); pos = pos0+(cal2*(time/2)*(velo+velo0)); Keterangan : cal = faktor pengali kecepatan =,04 cal2 = faktor pengali posisi =,70 Gambar 4.0 s.d. Gambar 4.2 adalah gambar percepatan, kecepatan dan posisi yang sudah dikalikan faktor pengali. percepatan m/s2) jumlah sample a saat s =,4 m Gambar 4.0 Grafik Percepatan Sesudah Dikalikan Faktor Pengali kecepatan(m/s) 4 3 2, jumlah sample Gambar 4. Grafik Kecepatan Sesudah Dikalikan Faktor Pengali posisi (m) 2,46E jumlah sample Gambar 4.2 Grafik Posisi Sesudah Dikalikan Faktor Pengali

10 47 Langkah percobaan seperti di atas dilakukan beberapa kali percobaan dengan variasi sudut yang berbeda-beda yaitu pada sudut kemiringan θ=0, θ=25 θ=30, θ=40 dan θ=50. Hasil percobaan dapat dilihat pada lembar lampiran. Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa nilai perhitungan kecepatan dengan nilai error kecil ada pada percobaan pada sudut kemiringan θ=30 (6%), θ=40 (4%) dan θ=50 (5%). Error besar terjadi pada sudut θ=25 (64%). Hal ini terjadi karena sudut kemiringan yang kecil akan menyebabkan benda akan meluncur kebawah lebih pelan dibandingkan dengan sudut kemiringan yang besar (gaya gravitasi yang bekerja lebih kecil), sehingga percepatan yang dihasilkan juga kecil. Padahal sensor accelerometer telah diterapkan discrimination window untuk meredam error yang terjadi saat accelerometer dalam kondisi diam agar saat kondisi diam, accelerometer dapat menunjukkan 0g. Namun penerapan discrimination window ini akan menyebabkan sebagian nilai percepatan yang mendekati nol dianggap nol oleh sensor sehingga ketika terjadi percepatan mendekati nol (laju benda lambat), maka akan banyak data percepatan yang hilang, akibatnya akan terjadi banyak error untuk perhitungan kecepatan dan posisi. Sedangkan pada sudut lebih kecil dari θ=25º, massa benda diam di tempat (tidak dapat meluncur pada bidang miring). Hal ini terjadi karena gaya gesek bekerja lebih besar daripada gaya yang menyebabkan benda meluncur ke bawah, sehingga sensor percepatan akan mendeteksi percepatannya sama dengan nol. Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 menunjukkan nilai error terbesar pada beberapa kali percobaan pada tiap variasi sudut kemiringan. Tabel 4.2 Nilai Error Kecepatan Terbesar Pada Percobaan Bidang Miring Sudut ( ) Error Kecepatan Terbesar (%) 0 Massa diam 20 Massa diam 25 64, 30 6, 40 4,4 50 0,5

11 48 Tabel 4.3 Tabel Nilai Error Posisi Terbesar Pada Percobaan Bidang Miring Sudut ( ) Error Posisi Terbesar (%) 0 Massa diam 20 Massa diam 25 64, 30 7,8 40 6,6 50 3,9 Dari hasil percobaan pada bidang miring, dapat diketahui bahwa pada sudut kurang dari θ = 25, massa benda tidak diam di tempat (tidak bisa meluncur ke bawah). Untuk sudut θ = 25, nilai percepatan maksimalnya adalah sebesar : ) Pada sudut kurang dari θ = 25 nilai error yang dihasilkan untuk perhitungan kecepatan dan posisi menghasilkan error yaitu 64, % dan 64, %. Oleh sebab itu nilai percepatan kurang dari, algoritma trapezoidal tidak bisa diterapkan untuk perhitungan kecepatan dan jarak pengereman. Berbeda ketika sudut diubah menjadi θ=30, maka nilai percepatan maksimalnya adalah ) Dari Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 dapat diketahui bahwa hasil pengujian kecepatan memiliki error kurang dari 6,% jika sensor digerakkan dengan percepatan lebih dari 0,5 m/s², dan memiliki error lebih dari 64,% jika sensor accelerometer digerakkan dengan percepatan kurang dari 0,5 m/s². Pengujian jarak pengereman memiliki error kurang dari 7,8% jika sensor digerakkan lebih dari 0,5 m/s² dan memiliki error lebih dari 64,% jika sensor accelerometer digerakkan dengan percepatan kurang dari 0,5 m/s². Maka untuk percepatan lebih besar dari 0,5 m/s², metode trapezoidal bisa diterapkan untuk perhitungan kecepatan dan jarak pengereman.

12 Pengujian Accelerometer di Mobil Mobil yang digunakan adalah minibus jenis Isuzu Panther buatan tahun 998. Gambar 4.3 adalah gambar mobil Isuzu Panther yang digunakan untuk pengujian alat. Pengujian dilakukan pada malam dini hari pukul 0.00 WIB di jalan lingkar Salatiga pada kondisi jalan rata (bukan tanjakan atau turunan) dan dalam kondisi kering. Untuk pengujian kecepatan dibandingkan dengan speedometer mobil dan Navitel GPS Software Navigator for android. Pengujian dilakukan dengan berbagai variasi percobaan. Gambar 4.3. Mobil Isuzu Panther Untuk Pengujian Alat Percobaan : Data diambil saat mobil melaju dengan kecepatan 30km/jam lalu direm secara mendadak. Percobaan ini untuk mengetahui besarnya perlambatan mobil dan jarak pengereman. Data hasil percobaan digambarkan pada Gambar 4.4 s.d. Gambar 4.6.

13 50 Gambar 4.4 Grafik Percepatan Mobil Percobaan Gambar 4.5 Grafik Kecepatan Mobil Percobaan Gambar 4.6 Grafik Posisi Mobil Percobaan

14 5 Hasil posisi yang terukur (dengan menggunakan meteran) yaitu sebesar 5,4 m. berarti masih terdapat error sebesar : Percobaan 2 : Percobaan dua dilakukan dengan cara menjalankan mobil dari kecepatan 0 km/jam (berhenti) hingga kecepatan 30km/jam. (menggunakan gigi satu lalu pindah gigi dua) Gambar 4.7 Grafik Percepatan Mobil Percobaan 2 Gambar 4.8 Kecepatan Mobil Percobaan 2

15 52 Gambar 4.9 Grafik Posisi Mobil Percobaan 2 Dari hasil percobaan, kecepatan mobil saat 30 km/jam (speedometer mobil), pada accelerometer menunjukkan 33,60 km/jam. Sehingga error-nya bisa dihitung sebesar : Percobaan 3 : Percobaan 3 ini dilakukan pengambilan data saat mobil pada kecepatan 0 km/jam (berhenti) lalu berjalan sampai dengan kecepatan 30km/jam (menggunakan gigi lalu pindah gigi 2), setelah mencapai kecepatan 30km/jam lalu mobil di rem secara mendadak. Gambar 4.20 Grafik Percepatan Mobil Percobaan 3

16 53 Gambar 4.2 Grafik Kecepatan Mobil Percobaan 3 Gambar 4.22 Grafik Posisi Mobil Percobaan 3 Pada Percobaan 3 ini, masih terdapat error pada kecepatan mobil yaitu saat 30km/jam. dari grafik yang terukur menunjukkan kecepatan mobil sebelum direm yaitu sebesar 39,54 km/jam. Error yang dihasilkan yaitu sebesar : Ketiga percobaan tersebut dilakukan beberapa kali dengan mobil yang sama, jalan yang sama, jam yang sama, namun pada hari yang berbeda-beda Pengujian Sensor Gaya Hasil Pengujian Sensor Gaya Flexiforce dilakukan oleh Badan Kalibrasi PT. Multi Instrumentasi Semarang. Tabel 4.4 menunjukkan hasil kalibrasi sensor Flexiforce.

17 54 Tabel 4.4 Hasil Kalibrasi Sensor Flexiforce[7] Nilai Standar (N) Penunjukan Alat (N) Ketidakpastian (±) 49,03 49,69 98,07 98,56 47,0 47,3 96,7 96,69 ±5,64 245,2 245,49 294,24 294,30 392,36 392,76 Ketidakpastian adalah angka yang menunjukkan ukuran lebar distribusi dari nilai terukur untuk pembacaan alat ukur atau nilai bahan ukur yang telah dikoreksi. Ketidakpastian kalibrasi dinyatakan pada tingkat kepercayaan 95% dengan faktor k=2. Informasi detail teknis tercantum pada sertifikat kalibrasi di lampiran. Gambar 4.23 adalah gambar pemasangan sensor flexiforce pada pedal rem mobil. Sensor Flexiforce Pedal Kopling Pedal Rem Pedal Gas Gambar 4.23 Gambar Pemasangan Sensor Flexiforce Pada Pedal Rem 4.4. Pengujian Alat Secara Keseluruhan Gambar 4.24 adalah gambar alat secara keseluruhan, sedangkan Gambar 4.25 menunjukkan gambar ketika power on dihidupkan. Pada layar LCD tertampil hari, tanggal, waktu dan kecepatan mobil sebelum diinjak pedal rem.

18 55 charger 20 mm 70mm Mobile Printer Modul Kontrol FlexiForce Gambar 4.24 Gambar Alat Keseluruhan Gambar 4.25 Gambar Alat Ketika Power On Gambar 4.26 menunjukkan informasi setelah penginjakan rem. Data yang ditampilkan yaitu perlambatan kendaraan (g), posisi kendaraan setelah direm (g/posisi), gaya injak rem (N).

19 56 Arah sumbu x Arah sumbu y Posisi kendaraan setelah direm Jarak pengereman Gaya Injak rem Gambar 4.26 Gambar Informasi Setelah Penginjakan Rem Gambar 4.27 adalah gambar cetakan hasil pengukuran. Gambar 4.27 Gambar Hasil Cetak Portable Printer