INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Transkripsi

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 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

2 LEMBAR PENGESAHAN Tugas Sarjana IMPLEMENTASI METODA PEAKVUE DALAM MIKROKONTROLER ATMEGA32 Oleh Yudhi Somali Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung Disetujui pada tanggal 16 Februari 2008 Pembimbing, Dr. Ir. Zainal Abidin NIP

3 DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG JALAN GANESHA 10 TELP (022) Fax (022) BANDUNG T U G A S S A R J A N A Diberikan kepada Dosen Pembimbing Jangka waktu penyelesaian Judul : Yudhi Somali : Dr. Ir. Zainal Abidin : 15 (lima belas) bulan : 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 Catatan : 1. Pembimbing Tugas Sarjana 2. Mahasiswa ybs. 3. Berkas Departemen

4 Judul Implementasi Metoda Peakvue dalam Yudhi Somali Mikrokontroler ATMEGA32 Program Studi Teknik Mesin 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 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 Dengan implementasi ini diharapkan metoda peakvue dapat diterapkan pada mikrokontroler sebagai pengganti perangkat akuisisi data CSI 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. i

5 Title Peakvue Method Implementation with Yudhi Somali Microcontroller ATMEGA32 Major Mechanical Engineering 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 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. ii

6 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 Penulis iii

7 DAFTAR ISI halaman ABSTRAK. KATA PENGANTAR.. DAFTAR ISI. DAFTAR GAMBAR i iii iv vi DAFTAR TABEL. viii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Penelitian Batasan Masalah Metodologi Penelitian Sistematika Pembahasan.. 2 BAB II DASAR TEORI Teori Hertz dan Wave Peakvue Pemilihan dan Lokasi Peletakan Sensor Tahapan Metoda Peakvue Mikrokontroler Mikrokontroler ATMEGA Analog to Digital Converter (ADC) ATMEGA Timer/Counter0 dan Timer/Counter1 ATMEGA Fasilitas Keluaran Amplifier Diferensial Filter Digital Amplifier Logaritmik Pendeteksi Tegangan Puncak iv

8 BAB III PERANGKAT KERAS Perangkat Uji Skema Pengambilan Data Getaran Menggunakan MSA Skema Pengujian Menggunakan Board ATMEGA Bantalan Spesimen Uji BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS Perhitungan Frekuensi Cacat Bantalan Spesimen Uji Implementasi Metoda Peakvue Menggunakan MATLAB Analisis Getaran Bantalan Tanpa Cacat Analisis Getaran Bantalan Cacat Lintasan Luar Analisis Getaran Bantalan Cacat Lintasan Dalam Implementasi Metoda Peakvue Menggunakan Mikrokontroler ATMEGA Pengaturan Compiler CodevisionAVR Pengujian fitur ADC Mikrokontroler ATMEGA Analisis Getaran Bantalan Tanpa Cacat Analisis Getaran Bantalan Cacat Lintasan Luar Analisis Getaran Bantalan Cacat Lintasan Dalam. 33 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 35 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A RANGKAIAN MIKROKONTROLER ATMEGA32 LAMPIRAN B HASIL PENGUJIAN MENGGUNAKAN MATLAB 7.3 BANTALAN CACAT LINTASAN DALAM LAMPIRAN C HASIL PENGUJIAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA32 LAMPIRAN D PROGRAM PEAKVUE v

9 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 Gambar 2.7 Susunan pin ATMEGA32 kemasan PDIP Gambar 2.8 Ilustrasi kerja ADC ATMEGA Gambar 2.9 Ilustrasi kerja Timer/Counter0 ATMEGA Gambar 2.10 Rangkaian umum amplifier diferensial Gambar 2.11 Rangkaian umum amplifier logaritmik Gambar 2.12 Rangkaian pendeteksi tegangan puncak Gambar 3.1 Foto perangkat uji Gambar 3.2 Skema pengambilan data getaran pada bantalan uji menggunakan MSA Gambar 3.3 Skema pengujian menggunakan Board ATMEGA Gambar 3.4 Foto Board ATMEGA32 dan Amplifier Diferensial Gambar 3.5 Spesimen uji bantalan FAG Gambar 4.1 Hasil perhitungan frekuensi cacat bantalan pada kecepatan putar 900 rpm Gambar 4.2 Hasil perhitungan frekuensi cacat bantalan pada kecepatan putar 1200 rpm Gambar 4.3 Grafik Bantalan cacat BPFI 900 rpm arah sensor horizontal (Raw Signal) Gambar 4.4 Grafik Bantalan cacat BPFI 900 rpm arah sensor horizontal (Filtered Signal) Gambar 4.5 Grafik Bantalan cacat BPFI 900 rpm arah sensor horizontal (Rectified Signal) vi

10 Gambar 4.6 Grafik Bantalan cacat BPFI 900 rpm arah sensor horizontal (Amplified Signal) Gambar 4.7 Grafik Bantalan cacat BPFI 900 rpm arah sensor horizontal (Amplified Signal hasil deteksi puncak) Gambar 4.8 Baut pengencang bantalan Gambar 4.9 Pengaturan awal compiler CodevisionAVR Gambar 4.10 Hasil pencuplikan sinyal 2V 20 Hz Gambar 4.11 Hasil pencuplikan sinyal 100mV 20 Hz lurus Gambar 4.12 Hasil penguatan sinyal 10 kali Gambar 4.13 Contoh grafik bantalan tanpa cacat 900 rpm arah sensor vertikal (Amplified Signal hasil deteksi puncak) vii

11 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 Tabel 4.2 Hasil perhitungan bantalan tanpa cacat dengan kecepatan putar 1200 rpm Tabel 4.3 Hasil perhitungan bantalan cacat BPFO dengan kecepatan putar 900 rpm Tabel 4.4 Hasil perhitungan bantalan cacat BPFO dengan kecepatan putar 1200 rpm Tabel 4.5 Hasil perhitungan bantalan cacat BPFI dengan kecepatan putar 900 rpm Tabel 4.6 Hasil perhitungan bantalan cacat BPFI dengan kecepatan putar 1200 rpm Tabel 4.7 Hasil perhitungan bantalan tanpa cacat dengan kecepatan putar 900 rpm Tabel 4.8 Hasil perhitungan bantalan tanpa cacat dengan kecepatan putar 1200 rpm Tabel 4.9 Hasil perhitungan bantalan cacat BPFO dengan kecepatan putar 900 rpm Tabel 4.10 Hasil perhitungan bantalan cacat BPFO dengan kecepatan putar 1200 rpm Tabel 4.11 Hasil perhitungan bantalan cacat BPFI dengan kecepatan putar 900 rpm Tabel 4.12 Hasil perhitungan bantalan cacat BPFI dengan kecepatan putar 1200 rpm viii