PERANGKAT LUNAK UNTUK ANALISIS GAYA GELOMBANG DI LABORATORIUM LINGKUNGAN DAN ENERGI LAUT, JURUSAN TEKNIK KELAUTAN, FTK-ITS

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (013) PERANGKAT LUNAK UNTUK ANALISIS GAYA GELOMBANG DI LABORATORIUM LINGKUNGAN DAN ENERGI LAUT, JURUSAN TEKNIK KELAUTAN, FTK-ITS Fed Hdayat, Haryo D. Armoo, da Mahmud Musta Tekk Kelauta, Fakultas Tekolog Kelauta, Isttut Tekolog Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Aref Rahma Hakm, Surabaya E-mal: armoo@oe.ts.ac.d Abstrak Laboratorum Lgkuga da Eerg Laut, Jurusa Tekk Kelauta, FTK-ITS serg dguaka utuk peguja. Salah satuya meguj gaya moorg pada floatg breakwater. Hal tersebut mejad salah satu alasa utuk membuat suatu peragkat luak dalam membatu dalam proses aalss gaya moorg tersebut. Peragkat luak yag dbuat berfugs utuk membatu proses kalbras sesor load cell LUB-B 5 to 50 KB da melakuka aalss gaya gelombag. Metode yag dguaka dalam peelta adalah dega megguaka regres ler, korelas ler, perhtuga vara, stadar devas, da hukum Newto yag kemuda dsusu dega megguaka Mcrosoft Vsual Studo 008. Peyusua peragkat luak yag berama FORYS memlk tampla atarmuka peggua yag mudah dalam pemakaa. Peragkat luak yag telah dbuat juga bersfat portable sehgga bsa dguaka d berbaga komputer atau laptop. Hasl peguja yag telah dlakuka meghaslka bahwa semak besar gaya gelombag yag terjad, maka semak besar pula tegaga yag terjad pada tal. T Kata Kuc peragkat luak, regres, moorg, gaya I. PENDAHULUAN ahap perecaaa merupaka tahap awal dar kostruks sebuah struktur. Salah satu baga petg dar tahap adalah tahap peguja dar desa kostruks awal. Pada desa awal, perhtuga telah dlakuka utuk medapatka beberapa parameter pada struktur sepert dmes, beba, da respo struktur yag terjad. Kemuda parameter-parameter yag telah dhaslka, dlakuka peguja fsk dega memaka sebuah model. Sebuah model sedr merupaka represetas dar sstem fsk yag dapat dguaka utuk mempredks perlaku sstem dalam beberapa hal yag dgka [1]. Hal lah yag pada akhrya dapat meetuka dmes da aspek yag optmal dar bagua tersebut. Pada proses peguja tdak lepas dar sstem peralata yag dguaka utuk meguj model struktur tersebut, bak berupa peragkat keras maupu peragkat luak. Peragkat luak dguaka dalam proses peguja sebaga peragkat pe-geerate put atau kods lgkuga, perekam data, da pemroses output ataupu dguaka sebaga valdas la put yag d-geerate dalam peguja. Sedagka peragkat keras dguaka sebaga fugs motork yag mewujudka pertah dar peragkat luak yag meghaslka put kods lgkuga maupu yag berfugs sebaga merekam output yag terjad. Hasl yag output yag drekam sagatlah petg pada tahap karea hasl mejad pertmbaga lajut apakah struktur tersebut sap dbagu (memeuh syarat da stadar yag berlaku) ataukah tdak. Oleh karea tu, kods kedua peragkat tersebut harus optmal sehgga hasl la yag ddapatka harus tepat atau palg tdak, mempuya la error yag mash dperbolehka. Melhat petgya peguja fsk yag dlakuka, fasltas kolam uj gelombag Laboratorum Lgkuga da Eerg Laut, Jurusa Tekk Kelauta, FTK- ITS, serg dguaka utuk peguja fsk, bak oleh mahasswa yag melakuka peelta tugas akhr maupu dose yag meguj struktur yag mereka desa atau yag aka dmplemetaska d suatu daerah. Struktur yag duj d kolam uj basaya berupa breakwater bak submerged maupu floatg. Laboratorum tersebut telah memlk peragkat keras berupa kolam uj dega berbaga kelegkapaya da seperagkat komputer sebaga kotrol operas kolam uj. Namu d laboratorum tersebut belum memlk peragkat luak yag tertegras secara meyeluruh megea proses kalbras sesor tegaga tal da pegambla data sekalgus aalss data hasl peguja. A. Peragkat Uj Fsk II. URAIAN PENELITIAN Pada peelta, peragkat yag hedak dpaka adalah sesor load cell LUB-B 5 to 50 KB (Gambar 1). Sesor merupaka sesor yag dapat dguaka megukur gaya. Salah satu betuk mplemetasya adalah dguaka dalam peelta megea moorg floatg breakwater. Sesor mampu dber beba maksmum 5 kg da dapat merekam sebayak 10 data rekama selama 1 detk. Pada Gambar merupaka gambar ragkaa peguat da Aalog To Dgtal Coverter (ADC). Ragkaa berfugs utuk meguatka tegaga (voltase) yag dhaska sesor. Tegaga yag dbaca meghaslka data aalog yag kemuda dubah oleh ragkaa ADC mejad data dgtal. Pada Gambar 3 merupaka peragkat luak AKUISISI DATA QCM. Peragkat luak berfugs memproses kodekode dgtal yag dhaslka oleh ragkaa ADC kemuda dtamplka secara vsual melalu komputer atau laptop. Tampla vsual tersebut berupa grafk voltase yag bergerak terus secara real tme. Data tampla vsual tersebut dapat

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (013) 1-6 dsmpa dalam betuk fle otepad.txt. Fle otepad lah yag aka dguaka dalam membuat peragkat luak utuk megkalbras sesor tersebut sebelum dguaka pada percobaa. Gambar 1 Sesor load cell LUB-B 5 to 50 KB B. Vara da Stadar Devas Vara adalah rata-rata htug devas kuadrat setap data terhadap rata-rata htugya. Dalam peelta megguaka vara sampel, d maa vara sampel adalah devas kuadrat dar setap data rata-rata htug terhadap semua data dalam sampel. Fugsya utuk megetahu tgkat peyebara atau varas data. Stadar devas adalah akar kuadrat dar vara da meujukka stadar peympaga data terhadap la rata-rataya. Sebuah stadar devas yag berla redah meujukka bahwa ttk data cederug sagat dekat dega rata-rata. Sedagka stadar devas yag tgg meujukka bahwa data yag tersebar d berbaga macam la. Adapu utuk meghtug la vara da stadar devas adalah sebaga berkut. x x x x 1 s 1 s dega: s = Vara sampel s = Stadar devas x = Data ke- x = Mea data = Bayakya data 1 1 (1) Gambar Ragkaa peguat da ADC Gambar 3 Peragkat luak AKUISISI DATA QCM C. Regres Ler Regres adalah stud tetag ketergatuga []. Regres merupaka suatu alat ukur yag juga dapat dguaka utuk megukur ada atau tdakya korelas atarvarabel. Jka kta memlk dua buah varabel atau lebh, maka sudah selayakya kta mempelajar bagamaa varabel-varabel tu berhubuga atau dapat dramalka. Aalss regres mempelajar hubuga yag dperoleh, dyataka dalam persamaa matematka yag meyataka hubuga fugsoal atara varabel-varabel. Meurut rujuka [3] medefska aalss regres sebaga kaja terhadap hubuga satu varabel yag dsebut sebaga varabel yag dteragka (the explaed varabel) dega satu atau dua varabel yag meeragka (the explaatory) atau varabel pertama dsebut juga sebaga varabel terkat da varabel kedua dsebut juga sebaga varabel bebas. Jka varabel bebas lebh dar satu, maka aalss regres dsebut regres lear bergada. Dsebut bergada karea pegaruh beberapa varabel bebas aka dkeaka kepada varabel tergatug. Gars yag meujukka hubuga tersebut dsebut gars regres. Pada peelta haya terdapat satu varabel bebas da satu varabel terkat, yak massa da voltase. Persamaa aalss regres drepresetaska dalam persamaa sebaga berkut. y ax b () b x y x x 1 1 x y (3)

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (013) y x 1 1 a y bx a b dega: = Bayak data pasaga y = Varabel terkat y ke- x = Varabel bebas x ke- y = Varabel terkat x = Varabel bebas a = Grade regres D. Korelas Ler Korelas merupaka stlah yag dguaka utuk megukur kekuata hubuga atarvarabel. Aalss korelas adalah cara utuk megetahu ada atau tdak adaya hubuga tersebut. Korelas yag terjad atara dua varabel adalah sebaga berkut. Korelas postf, jka R > 0 Korelas egatf, jka R < 0 Tdak ada korelas, jka R = 0 Korelas sempura, jka R = 1 atau R = 1 Nla R dapat dtetuka dega megguaka persamaa sebaga berkut. x y x y R (5) x x 1 1 dega: = Bayak data pasaga y = Varabel terkat y ke- x = Varabel bebas x ke- R = Korelas ler E. Hukum Newto 1 y 1 Pada hukum I Newto dsebutka bahwa jka resulta gaya yag bekerja pada beda sama dega ol, maka beda yag dam aka tetap dam atau beda yag yag bergerak lurus beratura aka tetap bergerak lurus beratura. Secara matemats dapat dtulska: y F 0 (6) Hukum I Newto dguaka dalam megaalss proses pegkalbrasa sesor tegaga yag aka dpaka. Adapu gaya-gaya yag bekerja pada sesor tersebut dapat dgambarka sebaga berkut. Gambar 4 Gaya-gaya yag bekerja pada sesor (4) Berdasarka hukum I Newto, gaya-gaya yag bekerja pada sesor tersebut dapat duraka sebaga berkut. F 0 T w 0 T w mg (7) dega: T = Tegaga tal (N) w = Gaya berat (N) m = Massa beda (kg) g = Percepata gravtas (ms ) F. Pemodela Fsk Pemodela fsk dapat dkataka sebaga percobaa yag dlakuka dega membuat betuk model yag sama dega prototpeya atau megguaka model yag lebh kecl dega kesebagua atau kesamaaa yag cukup memada. Pemodela fsk dlakuka apabla feomea dar permasalaha yag ada pada prototpe sult utuk dperoleh karea berbaga keterbatasa. Keutuga pegguaa pemodela fsk adalah model fsk megtegraska semua persamaa pembagkt suatu proses tapa adaya peyederhaaa asums, meyedaka data yag akurat, tetap basaya membutuhka baya yag tgg da memuat varabel alam yag dapat meyebabka kesulta dalam terpretas data. Agar feomea-feomea yag terjad d prototpe dapat dmodelka dega bak, maka harus dpeuh krtera kesebagua yag melput sebagu geometrk (geometrc smlarty), sebagu kematk (kematc smlarty), da sebagu damk (damc smlarty). G. Pemrograma Mcrosoft Vsual Studo 008 Program komputer adalah ragkaa kata pertah yag telah dmegert oleh komputer utuk dkerjakaya [4]. Katakata pertah tersebut membetuk suatu bahasa yag dsebut dega bahasa pemrograma. Utuk membuat peragkat luak sesua dega peelta dbutuhka suatu program. Program tersebut adalah Mcrosoft Vsual Studo 008. Meurut rujuka [5], Mcrosoft Vsual Studo merupaka sebuah peragkat luak legkap (sute) yag dapat dguaka utuk melakuka pegembaga aplkas, bak tu aplkas bss, aplkas persoal, ataupu kompoe aplkasya, dalam betuk cosole, aplkas Wdows, ataupu aplkas Web. Sebelum membuat suatu peragkat luak dperluka suatu algortma pemrograma terlebh dahulu. Algortma pemrograma adalah lagkah-lagkah logs peyelesaa masalah yag dsusu secara sstemats dalam suatu bahasa pemrograma [6]. Hal-hal yag perlu dperhatka dalam membuat algortma pemrograma adalah: 1. Algortma mempuya awal da akhr.. Setap lagkah harus ddefska dega tepat sehgga tdak memlk art gada (ambgu). 3. Memlk masuka (put) atau kods awal. 4. Memlk keluara (output) atau kods akhr. 5. Algortma harus efektf, bla dguaka bear-bear meyelesaka persoala. Dalam peulsa algortma bsa berupa uraa kalmat deskrptf (aras) atau bsa juga dekspreska dalam betuk dagram alr.

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (013) Setelah meyusu algortma, lagkah selajutya yag harus dlakuka dalam melakuka suatu pemrograma adalah membuat pseudo-code. Pseudo-code adalah sekumpula deklaras yag dsusu secara sstemats berdasarka algortma pemrograma yag telah dbuat. Pseudo-code juga dkeal dega sebuta lstg program. Deklaras yag dmaksud berupa bahasa pemrograma yag dguaka utuk membuat peragkat luak sesua dega peelta. Dalam hal bahasa pemrograma yag dpaka adalah bahasa pemrograma yag terdapat d Mcrosoft Vsual Studo 008. III. METODOLOGI PENELITIAN Dalam melakuka peelta dmula dega melakuka stud lapaga da stud lteratur kemuda melakuka pegambla data percobaa utuk detfkas output. Setelah medapatka data, meyusu peragkat luak utuk megalbras data tersebut. Data yag telah dkalbras kemuda daalss da dbahas. Peelta dakhr dega meark kesmpula da membuat lapora dar seluruh proses yag telah dlakuka. Adapu dagram alr proses dar awal hgga akhr peelta dapat dlhat pada Gambar 5. MULAI Stud lapaga da stud lteratur Pegambla data percobaa utuk detfkas output Peyusua peragkat luak utuk kalbras data Aalss data da pembahasa Kesmpula Pembuata lapora SELESAI Gambar 5 Dagram alr metodolog peelta IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Peragkat luak dbuat dega megguaka program Mcrosoft Vsual Studo 008 (Vsual Basc). Pegguaa Vsual Basc (VB) dega mempertmbagka kemudaha peulsa persamaa da logka yag dguaka da dperluka. Sela tu, VB memag dracag utuk mempermudah pegolaha ataupu perhtuga secara matemats dalam berbaga bdag lmu. Nama dar peragkat luak adalah FORYS. Nama tersebut dambl sgkata dar Force Aalyss. A. Algortma Pemrograma Peragkat Luak FORYS Dalam membuat peragkat luak dperluka suatu algortma pemrograma yag dsusu sebaga berkut. 1. Medefska la x da y Terdapat data percobaa berupa otepad.txt yag berska data voltase hasl pembacaa sesor yag dber massa. Data dhaslka oleh peragkat luak AKUISISI DATA QCM. Data dhaslka sebayak beba yag dujka ke sesor. Nla x ddefska sebaga massa yag dujka ke sesor. Nla y ddefska sebaga rata-rata voltase selama 1 met (600 data). Dapat dlhat juga pada Tabel 1. Tabel 1 Pegamata hubuga atara massa beda (x) dega rata-rata voltase (y) Percobaa Ke- Massa Beda (x) Rata-Rata Voltase (y) , , , , , , , , , , , , ,174. Meghtug vara (s ), stadar devas (s), persamaa regres ler (y) da korelas ler (R) Meghtug vara da stadar devas dar data y sesua rujuka (1). Dar data x da y yag sudah dmlk, kemuda dhtug persamaa regres lerya da la korelas lerya sesua rujuka (), (3), (4), da (5). 3. Meghtug la x dar peguja data gelombag Persamaa regres ler yag sudah ddapat, dguaka utuk meetuka la x dar put la y yag dperoleh dar peguja gelombag. 4. Meghtug gaya Setelah medapatka la x, maka dapat dapat dhtug besarya gaya yag terjad dega megguaka rujuka (7). Juga meetuka besarya F 10, F 50, da F 1/3 utuk keperlua aalss gaya gelombag. 5. Reset data Meghapus data lama yag mash tersmpa d database kemuda megatur ulag semua data dega data baru sesua po 1-4 d atas.

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (013) MULAI Pegambla data percobaa utuk detfkas output Medefska la massa (x) da voltase (y) Htug vara (s ), stadar devas (s), persamaa regres ler (y), da korelas ler (R) Tdak Pegambla data percobaa utuk proses aalss gaya gelombag Htug data percobaa dega persamaa regres yag telah dsmpa Meghaslka aalss gaya yag dbutuhka Tdak Rujuka (9) merupaka korelas ler yag laya medekat 1 (R = 0,934). Hal berart atara massa dega voltase mempuya hubuga (berkorelas). Dlhat dar persamaa regresya (rujuka (8)) mempuya grade berla postf sehgga dapat dgambarka berupa grafk yag terbetuk mrg ke kaa. Hal berart atara massa dega voltase berbadg lurus. Rujuka (8) at aka dguaka utuk meghtug tegaga tal yag terjad pada saat dujka d laboratorum. Mekasme perhtuga tegaga tal dapat dlhat sebaga berkut. 1. Sesor, ragkaa peguat da ADC dragka mejad satu d atas wave tak sebagamaa Gambar 8. Cek R» 1 Atau R» 1? Reset data? Ya Ya Smpa persamaa regres SELESAI Gambar 6 Dagram alr algortma pemrograma peragkat luak FORYS B. Lstg Program Peragkat Luak FORYS Pada program VB mempuya kelebha dapat mejalaka lstg program tapa harus memperhatka urutaya. Sela tu, VB juga bsa megguaka sstem database sebaga lemar semetara dalam hal peympaa da perhtuga data. Hal sagat membatu utuk membuat FORYS. Dalam pembuataya, terdapat 6 baga (Gambar 7) yag terdr atas: 1. Form 1.vb [Desg]. Form.vb [Desg] 3. CrystalReport1.rpt 4. Database1DataSet.xsd 5. Form 1.vb 6. Form.vb C. Sstem Kerja Peragkat Luak FORYS Dar data pada tabel 7, ddefska x sebaga massa da y sebaga voltase, sehgga dapat dperoleh regres ler da korelas lerya sebaga berkut. Gambar 7 Grafk korelas massa dega voltase y 0,1567x 0,87 (8) R 0,879 R 0,934 (9) Gambar 8 Kofguras model pada wave tak. Setelah semua peralata telah dragka, maka gelombag dbagktka. Gelombag yag dbagktka aka megea tal pada kofguras model. Tal yag terkea gelombag aka meegag da kemuda aka drekam besarya voltase oleh sesor. Data voltase (y) yag terekam kemuda dhtug massaya (x) dega megguaka rujuak (8). Data massa yag sudah dperoleh dapat dguaka utuk meghtug tegaga tal yag terjad akbat gaya gelombag. Utuk meghtug tegaga tal dapat megguaka rujuka (7). Tegaga tal yag terjad juga merupaka gaya gelombag yag terjad. Artya, besar tegaga yag terjad pada tal juga merupaka besar gaya gelombag yag terjad. Karea hubuga atara massa dega voltase berbadg lurus, maka semak besar gaya gelombag yag terjad, semak besar pula tegaga yag terjad pada tal. Perhtuga-perhtuga d atas tetuya sudah dapat dlakuka dega megguaka peragkat luak FORYS. Gaya gelombag yag ddapatka kemuda bsa daplkaska utuk peelta tetag moorg floatg breakwater maupu peelta la. Gaya yag terjad pada prototpe aka sama dega gaya yag terjad pada model apabla model da prototpe sebagu geometrk da kematk serta perbadga gaya-gaya yag bersagkuta pada model da prototpe utuk seluruh pegalra adalah sama da bekerja pada arah yag sama. Secara umum, lagkah pemrosesa data mula dar awal hgga akhr dapat dlhat pada Gambar 9.

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (013) MULAI Iput data dar pembacaa sesor ke ragkaa ADC Dproses dega AKUISISI DATA QCM Meghaslka data voltase (*.txt) Dproses dega FORYS Meghaslka data gaya gelombag SELESAI Gambar 9 Dagram alr lagkah pemrosesa data V. KESIMPULAN/RINGKASAN Setelah melakuka aalss da pembahasa dar peragkat luak yag dbuat dega Mcrosoft Vsual Studo 008, maka ddapatka kesmpula sebaga berkut. 1. Peragkat luak FORYS dapat dguaka utuk megkalbras sesor load cell LUB-B 5 to 50 KB yag terdapat d Laboratorum Eerg da Lgkuga Laut, Jurusa Tekk Kelauta, FTK-ITS.. Peragkat luak FORYS bersfat portable sehgga bsa dguaka d berbaga komputer atau laptop dega spesfkas sebaga berkut. a. Sudah ter-stall Mcrosoft.NET Framework 3.5 Servce Pack 1, Wdows Istaller Redstrbutables 4.5, Mcrosoft SQL Server 008, da Plug-I Crystal Reports Mcrosoft Vsual Studo 008. b. Letak peragkat luak harus berada d path C:\ c. Data output dar AKUISISI DATA QCM berupa fle otepad.txt harus dletakka d path D:\ da fle tersebut harus d-reame dega format agka sesua besarya massa yag duj. Msalka peguja dega massa 700 g, maka peamaa fle otepad tersebut adalah 700 (tapa tada petk). d. Pastka pegatura bahasa da regoal berada pada format Eglsh (Iteratoal) atau Eglsh (Uted States). 3. Semak besar gaya gelombag yag terjad, maka semak besar pula tegaga yag terjad pada tal. 1. Peragkat luak FORYS mash dapat dkembagka dega aalss la, khususya yag berhubuga pembacaa data da aalss peguja yag serg dlakuka d Laboratorum Lgkuga da Eerg Laut, Jurusa Tekk Kelauta, FTK-ITS.. Pada peelta belum sempat dlakuka pegambla data gelombag karea wave tak mash dalam perbaka, sehgga peguja berupa pegambla data gelombag pada wave tak perlu dlakuka utuk megetahu berapa la past gaya gelombag yag terjad. Perhtuga bsa dlakuka dega peragkat luak FORYS. UCAPAN TERIMA KASIH Peuls megucapka terma kash kepada Bapak Haryo Dwto Armoo, S.T., M.Eg., Ph.D. da Bapak Drs. Mahmud Musta, M.Sc., Ph.D. selaku dose pembmbg atas araha da bmbgaya. Terma kash kepada seluruh phak yag telah membatu bak secara lagsug maupu tdak lagsug dalam peelta. DAFTAR PUSTAKA [1] Muso, B. R., 009. Fudametals of Flud Mechacs 6th Edto. Dever: Uversty of Colorado Boulder [] Wesberg, Saford Apled Lear Regresso. New Jersey: Joh Wley & Sos Ic. [3] Gujarat, Damodar Dasar-Dasar Ekoometrka. Jakarta: Erlagga [4] Wahyud, Bambag Mater Kulah: ALGORITMA PEMROGRAMAN [5] Artkel o-persoal. 06 Aprl 013. Mcrosoft Vsual Studo. Wkpeda: Dakses 15 Me 013 [6] R, Da Palup Mater Kulah: ALGORITMA, PEMROGRAMAN DAN BAGAN ALIR Dar beberapa pegamata da aalss yag dlakuka, maka sara yag bsa dberka adalah: