BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini akan membahas hasil dan pembahasan dari perangkat yang telah dirancang dan dibuat. Sebelum dibahas mengenai hasil dan pembahasan dilakukan terlebih dahulu pengujian dari perangkat. Pengujian ini dilakukan dengan mengukur dan memastikan keluaran dari rangkaian. Pengujian alat secara keseluruhan dilakukan dengan uji coba pada tiang pancang buatan berbahan beton. Pengujian rangkaian meliputi: Pengujian tiap blok rangkaian yang terdiri dari: Pengujian respon sensor Pengujian rangkaian penguat instrumentasi Pengujian perangkat secara keseluruhan V.1 Pengujian Rangkaian V.1.1 Pengujian Respon Sensor Accelerometer Dalam pengujian respon dari sensor accelerometer yang dilakukan hanya memastikan kondisi sensor dapat menerima stimulus berupa getaran dengan baik. Sensor accelerometer diletakkan atau direkatkan pada suatu benda, kemudian benda tersebut diketuk-ketuk. Apabila sinyal accelerometer sudah tampak dalam layar monitoring maka sensor sudah dapat dikatan layak untuk mengambil data. Untuk nilai amplitudo dari sensor accelerometer dikonversi dari skala Volt ke m/s berdasarkan data sheet dari sensor accelerometer yaitu 1 V/g atau 1. V/m/s. Dalam hal ini sensor accelerometer belum dikalibrasi dengan sensor percepatan lain. 38

2 Sinyal Accelerometer 4 3 Amplitudo (volt) waktu (s) Gambar V.1 Sinyal accelerometer Strain Gauge Pengujian dari sensor strain gauge juga dilakukan sebatas sinyal akibat stimulus yang diberikan dapat terbaca pada layar monitoring maka pengambilan data dapat dilanjutkan. Pengujian untuk sensor strain gauge dilakukan pada sebuah penggaris dengan asumsi bahwa jika satu ujung penggaris tetap dan ujung lainnya digerakkan keatas dan ke bawah maka akan menimbulkan regangan pada batang penggaris. Untuk perhitungan dari nilai amplitudo dari sensor strain gauge ini berdasarkan dari data sheet dari sensor jadi belum dibandingkan atau dikalibrasi dengan alat lain. V.1. Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi Dalam perangkat ini rangkaian penguatan seperti rangkaian penguat instrumentasi sangat penting. Penguat instrumentasi ini berguna untuk memperkuat sinyal dari strain gauge setelah keluar dari jembatan wheatstone. Dalam grafik dibawah dibandingkan antara masukan dan keluaran dari penguat instrumentasi. Dapat dianalisa bahwa hasil dari perhitungan dan pengukuran menunjukkan hasil yang tidak sama persis. Dari hasil percobaan, area pengambilan data regangan berkisar antara 39

3 Volt sampai 9 mvolt. Jadi agar sinyal dari sensor strain gauge dapat direkam dengan baik maka hambatan variabel pada jembatan wheatstone harus diatur sedemikian rupa agar tegangan keluaran setelah keluar dari penguat instrumentasi masuk dalam area pengukuaran. Grafik hubungan input dan output penguat instrumentasi, Rg= KΩ Vinput, mv perhitungan pengukuran -4-6 Voutput, mv Gambar V. Grafik Hubungan input dan output penguat instrumentasi V. Data sinyal strain gauge dan accelerometer Dalam akuisisi data sinyal strain gauge dan accelerometer ini menggunakan beton buatan dengan dimensi: diameter : 5.5 cm 4

4 tinggi : 1.85 m volume :.3514 m 3. massa : 6.1 kg massa jenis(ρ) : kg/m 3 Tiang beton yang diumpamakan paku bumi ini dipukul menggunakan palu yang mempunyai massa 5 kg. Gambar V.3 Posisi sensor strain gauge dan accelerometer 41

5 Contoh 1 data sinyal strain gauge dan accelerometer Pada saat tiang beton dipukul maka sensor akan bekerja dan perekaman data dimulai. Gambar berikut adalah hasil sinyal dari strain gauge dan accelerometer ketika tiang beton dipukul. Sinyal Strain Gauge amplitudo (Volt) Sinyal Accelerometer Amplitudo (Volt) Gambar V.4 Sinyal strain gauge dan accelerometer 4

6 Sinyal Strain Gauge Amplitudo dari sinyal yang diterima masih dalam satuan tegangan. Dengan memasukkan parameter tegangan input atau referensi dari jembatan wheatstone, nilai factor gauge untuk sinyal strain gauge maka didapatkan sinyal regangan terhadap waktu. Pada sinyal strain gauge, tampak pada kurva memiliki tegangan offset senilai ±.55 Volt. Untuk mempermudah perhitungan maka tegangan offset diubah menjadi Volt. Hal ini berarti bahwa nilai diatas Volt berarti beton mengalami regangan kompresi dan nilai dibawah Volt beton mengalami regangan tarik. Penentuan dari nilai tegangan offset juga menjadi hal yang sangat penting karena sangat berpengaruh ke nilai regangan yang terjadi. Tegangan referensi jembatan : 5 Volt Nilai factor gauge ( S e ) :.9 Penguatan : kali Dengan menggunakan persamaan 4 V V out ε =, ( t) ref ( t) S e V.1 maka didapatkan kurva regangan terhadap waktu seperti terlihat pada gambar. 43

7 Kurva Regangan terhadap Waktu Regangan (μm/m) Gambar V.5 Kurva Regangan terhadap Waktu Dari sinyal regangan inilah akan didapatkan kurva gaya dengan memasukkan nilai modulus elastisitas dari beton dan luas penampang dari beton yang terkena gaya impuls dari palu. Luas penampang (A) : Π (.75x1 - ) =.3746 m Modulus elastisitas atau modulus Young dari beton dihitung dengan mencari terlebih dahulu kecepatan rambat gelombang tekan dan kecepatan rambat gelombang geser dari. Alat yang digunakan untuk menentukan kecepatan rambat gelombang tekan dan geser adalah OYO Sonic Viewer. Hasilnya didapatkan Vp (tekan) Vs (geser) : m/s : m/s Dengan menggunakan persamaan 44

8 s Vp p s s V (3 4V ) E = ρ, V V V. Maka didapatkan nilai modulus elastisitas dari tiang beton yaitu atau 1, x 1 9 F( t) = E A ε ( t) V.3 Kurva Gaya terhadap Waktu Gaya (Newton) Gambar V.6 Kurva Gaya terhadap Waktu Sinyal Accelerometer Sinyal accelerometer yang didapat akibat dari pukulan tidak dapat diolah lebih lanjut dikarenakan amplitudo dari sinyal mengalami pemotongan. Hal ini diakibatkan karena sensor accelerometer yang digunakan tidak cocok untuk mengukur percepatan tinggi sehingga amplitudo sinyal yang diterima menjadi terpotong. Dengan asumsi sensor accelerometer yang digunakan cocok untuk menerima getaran dari palu maka 45

9 untuk sinyal accelerometer di integralkan untuk mendapatkan sinyal kecepatan terhadapa waktu. Persamaannya adalah n v( t) = a( t) dt V.4 46

10 Contoh data sinyal strain gauge dan accelerometer Penguatan penguat instrumentasi untuk sensor strain gauge sebanyak 39,4516 kali Sinyal Strain Gauge Amplitudo (Volt) Sinyal Accelerometer Amplitudo (Volt) Gambar V.7 Sinyal Strain Gauge dan Accelerometer 47

11 Kurva Regangan terhadap Waktu Regangan (μm/m) Gambar V.8 Kurva Regangan terhadap Waktu Kurva Gaya terhadap Waktu Gaya (Newton) Gambar V.9 Kurva Gaya terhadap Waktu Contoh 3 data sinyal strain gauge dan accelerometer 48

12 Penguatan penguat instrumentasi untuk sensor strain gauge sebanyak 39,4516 kali Sinyal Strain Gauge Amplitudo (Volt) Sinyal Acceleromete r Amplitudo (Volt) Gambar V.1 Sinyal Strain Gauge dan Accelerometer 49

13 Kurva Regangan terhadap Waktu.8.6 Regangan (μm/m) Gambar V.11 Kurva Regangan terhadap Waktu Kurva Gaya terhadap Waktu 15 1 Gaya (Newton) Gambar V.1 Kurva Gaya terhadap Waktu 5

14 Contoh 4 data sinyal strain gauge dan accelerometer Penguatan penguat instrumentasi untuk sensor strain gauge sebanyak kali Sinyal Strain Gauge Amplitudo (Volt) Sinyal Accelerometer Gaya (N) Gambar V.13 Sinyal Strain Gauge dan Accelerometer 51

15 Kurva Regangan terhadap Waktu.3.5. Regangan (μm/m) Gambar V.14 Kurva Regangan terhadap Waktu Kurva Gaya terhadap Waktu Gaya (Newton) Gambar V.15 Kurva Gaya terhadap Waktu 5