RANCANG BANGUN INSTRUMEN UNTUK PRAKTIKUM STRAIN GAUGE LAPORAN TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN INSTRUMEN UNTUK PRAKTIKUM STRAIN GAUGE LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III SPESIALISASI PERAWATAN & PERBAIKAN PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK Oleh : 1. Fananda Hardika Putra Nim : Hendri Prasetia Nim : Herlangga Andriawan Nim : Yasir Afandi Sirait Nim : JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015

2 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadiran Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia yang dilimpahkan-nya kepada kita baik kesehatan maupun kesempatan dalam memberikan dorongan dan motivasi dalam penulisan laporan tugas akhir ini yang berjudul RANCANG BANGUN INSTRUMEN UNTUK PRAKTIKUM STRAIN GAUGE untuk menyelesaikan mata kuliah Tugas Akhir semester VI Program Pendidikan Diploma III, Jurusan Teknik Mekanik,Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan. Sesuai dengan judulnya, dalam laporan Tugas Akhir ini akan membahas mengenai Strain Gauge. Di dalam menyelesaikan laporan ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.oleh sebab itu penulis sudah selayaknya mengucapkan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T.M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T.M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin; 3. Joni Indra, S.T.M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Mekanik; 4. Jhony Hartanta Sembiring S.T.M.T., selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak membimbing penulis dalam penyusunan Tugas Akhir; 5. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 6. Kepada kedua Orang Tua penulis, yang telah memberi dukungan secara moral dan materi; viii

3 Dengan selesainya Tugas Akhir ini kami sebagai penulis menyatakan bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya penulis,bukan merupakan plagiat. Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih belum sempurna,oleh sebab itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih atas telah selesainya Tugas Akhir ini, semoga Tugas Akhir ini berguna bagi para pembaca dan bermanfaat bagi kita semua. Medan,28 Agusutus 2015, penulis, 1. Fananda Hardika Putra Nim : ( ) 2. Hendri Prasetia Nim : ( ) 3. Herlangga Andriawan Nim : ( ) 4. Yasir Afandi Sirait Nim : ( ) ix

4 DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR.... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii LEMBAR KEASLIAN TUGAS AKHIR... iv KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xii LAMPIRAN... xiv INTISARI... xv ABSTRACK... xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Batasan Masalah Tujuan Manfaat Tugas Akhir Metode Pengumpulan Data... 2 BAB II TEORI DASAR Sensor Regangan, Tegangan dan Poisson s Ratio Strain Gauge Pengukuran Strain Gauge... 8 x

5 2.5 Signal Conditioning untuk Strain Gauge Mikrokontroller Microcontroller ATMega LCD (Liquid Cristal Display) BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN Spesifikasi Rancangan Diagram Blok Pemilihan dan Perancangan Sensor Strain Gauge Detail CPU Instrumen Strain Gauge Perancangan Casing untuk CPU Proses Pembuatan CPU untuk Instrument Strain Gauge Langkah Pengerjaan Casing Hasil Akhir Pembuatan CPU untuk Instrumen Strain Gauge BAB IV PENGOPERASIAN INSTRUMENT Persiapan Instrument Pengoperasian Mengakhiri Pengoperasian BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

6 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Batang yang mengalami Gaya tarik dan Gaya Tekan 7 Gambar 2.2 Bentuk daritransduser daya Strain Gauge (a) Kawat; (b) Foil; (c)...9 Gambar 2.3 Jembatan Wheatstone...10 Gambar 2.4 Diagram - Sirkuit Quarter Bridge 11 Gambar 2.5 Penggunaan Dummy Gauge untuk Menghilangkan Efek Suhu..11 Gambar 2.6 Konfigurasi Half Bridge..12 Gambar 2.7 Detail Chipset INA Gambar 2.8 ATMega Gambar 2.9 LCD TFT 15 inch 17 Gambar 3.1 Diagram Blok...18 Gambar 3.2 Load Cell yang terdiri dari susunan 4 unit Strain Gauge.19 Gambar 3.3 Komponen utama pada CPU 20 Gambar 3.4 Casing untuk CPU instrument strain gauge.21 Gambar 3.5 Membuat Lubang LCD 22 Gambar 3.6 Desain Casing CPU Instrument...22 Gambar 3.7 Merancang Posisi Komponen..23 Gambar 3.8 Percobaan LCD 23 Gambar 3.9 Merakit Komponen-Komponen-1 24 xii

7 Gambar 3.11 Memasang Connector AC..25 Gambar 3.12 Merakit Casing Instrumen.26 Gambar 3.13 Assembly Casing...26 Gambar 3.14 Hasil Akhir Instrument Strain Gauge 27 Gambar 4.1 Persiapan Gambar 4.2 Persiapan Gambar 4.3 Persiapan Gambar 4.4 Persiapan xiii

8 Lampiran 1 Data Sheet ATMega 2560 Lampiran 2 IC INA 125 LAMPIRAN xiv

9 INTISARI Tugas Akhir ini bertujuan untuk merancang dan membangun instrument strain gauge yang ditujukan untuk mengganti peralatan yang selama ini dipakai di Laboratorium Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan. Instrument yang dirancang menggunakan sensor strain gauge yang dirangkai secara Half Wheatstone Bridge. Signal Conditioner menggunakan chipset INA125, dan controller mengunakan ATMega Tampilan menggunakan TFT LCD 5 inch dengan resolusi 800 x 480 pixels. Instrument yang dirancang-bangun telah berhasil berfungsi dengan baik ditandai dengan keberhasilan mengukur regangan yang diterima oleh load cell. Kata kunci: Strain Gauge, Wheatstone Bridge, ATMega 2560, Signal Conditioner xv

10 ABSTRACT This final project aims to design and build a strain gauge instrument intended to replace equipment that had been used in the Laboratory of Mechanical Engineering, Medan State Polytechnics. Instrument is designed using strain gauge sensors that are arranged in Half Wheatstone Bridge. As a Signal Conditioner, it uses chipset INA125, and the controller using ATMega Furthermore, a 5-inch TFT LCD with a resolution of 800 x 480 pixels is used as a display. The instrument is designed and built through this final project has been functioning properly, proved by successfully in measure strain from the load cell. Keywords: Strain Gauge, Wheatstone Bridge, ATMega 2560, Signal Conditioner xvi

11 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pengukuran regangan berperan sangat penting dalam bidang mekanika terapan, misalnya pada kasus analisis tegangan. Dengan mengetahui reganganregangan yang terjadi pada suatu objek, maka dapat dianalisis tegangan-tegangan yang terjadi. Sensor untuk mengukur regangan biasanya digunakan strain gauge. Pada kurikulum Prodi Teknik Mesin di Politeknik Negeri Medan, terdapat praktikum strain gauge. Instrumen strain gauge yang ada di laboratorium Teknik Mesin sudah dalam keadaan tua sehingga perlu diganti dengan instrument yang lebih baru. 1.2 Batasan Masalah Mengingat luasnya permasalahan pada perangkat instrumentasi strain gauge dan mengingat batasan waktu yang ada, maka dalam pembuatan instrumen strain gauge masalah dibatasi pada : 1. Mikrokontroller menggunakan Atmel AT Mega 2560 karena SRAM yang dibutuhkan instrument ini tidak terlalu besar. 2. Tampilan menggunakan LCD 5 inchi. 3. Signal conditioning dari strain gauge menggunakan jembatan wheatstone. 4. Instrumentation amplifier menggunakan IC INA Untuk test bed hanya menggunakan load cell kapasitas 5 kg dan tidak bisa lebih. 6. Strain Gauge yang digunakan dalam perancangan adalah metal foil, tidak membahas jenis-jenis lainnya secara mendalam. 1

12 1.3 Tujuan Tujuan dari rancang bangun Instrumen strain gauge adalah : 1. Untuk mengganti instrumen yang sudah ada di Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 2. Mengaplikasikan ilmu mekatronika yang telah diterima di bangku kuliah. 3. Secara akademis, laporan ini bertujuan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan Program Studi Diploma III Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 1.4 Manfaat Tugas Akhir Adapun manfaat dari tugas akhir ini antara lain : 1. Dapat menambah pengetahuan mahasiswa tentang ilmu mekatronika. 2. Selanjutnya dapat dipergunakan sebagai alat praktikum di Laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. 1.5 Metode Pengumpulan Data Pengumpulan data mengenai perancangan ini diperoleh penulis dengan cara antara lain : 1. Studi literatur melalui pencarian di internet. 2. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing. 2