UNIVERSITAS INDONESIA SISTEM PENGUKUR MODULUS YOUNG BERBASIS MIKROKONTROLER SKRIPSI

UNIVERSITAS INDONESIA

SISTEM PENGUKUR MODULUS YOUNG BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

RADITYO ADI PRABOWO 0706262653

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI FISIKA DEPOK JUNI 2012

Sistem pengukur..., Radityo Adi Prabowo, FMIPA UI, 2012

UNIVERSITAS INDONESIA

SISTEM PENGUKUR MODULUS YOUNG BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sarjana sains

RADITYO ADI PRABOWO 0706262653

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI FISIKA DEPOK JUNI 2012




KATA PENGANTAR

Bismillahi rahman nir rahiim, puji syukur kepada Allah SWT karena dengan rahmat-Nya segala kenikmatan dan anugerah di dunia ini terjadi dan tak lupa shalawat serta salam untuk Rasulullah Nabi Muhammad SAW. Karena dengan nikmat dan anugerah-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Sains Jurusan Fisika pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Indonesia. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak mungkin selesai tanpa dukungan , bimbingan, dorongan, inspirasi dan doa dari banyak pihak. Tanpa mereka sangatlah sulit skripsi ini dapat diselesaikan. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang setulus-tulusnya dan sebesar-besarnya kepada : Dr. Prawito sebagai pembimbing skripsi, terima kasih atas bimbingan, inspirasinya

dan

arahannya

selama

perencanaan,

pelaksanaan,

penulisan, sidang hingga revisi tugas akhir / skripsi ini. Dr. Santoso Soekirno sebagai penguji I dan Dr. Sastra Kusuma Wijaya sebagai penguji II yang telah meluangkan waktu untuk berdiskusi dan memberi arahan kepada penulis. Pak Parno yang telah membatu membuat alat tugas akhir/skripsi dan selalu memberi masukan. Mama dan Papa tercinta yang tidak pernah bosan memberi dorongan semangat dan ”omelan” sehingga akhirnya tugas akhir/skripsi ini dapat selesai. Juga tidak lupa adik-adikku, Mita dan Anto yang selalu membantuku. My lovely Eryana Purnarini yang selalu ada buatku dan selalu memberi inspirasi dan semangat terus sedari 30 Januari 2006. I love you babe.

iv Sistem pengukur..., Radityo Adi Prabowo, FMIPA UI, 2012

Dosen-dosen Fisika UI yang telah memberi ilmu selama 5 tahun ini. Teman-teman Fisika UI yang telah bersama bahu-membahu selama 5 tahun ini melewati segala rintangan. Sahabat peminatan Instrument Elektronika 2007, Ady, Vani, Ferdi, Wahid, Deki, Singkop, Arif, Jumari, Husni, Rhusda, Yulia dan Imas. Rino, Chandra dan kak Aziz yang telah berjuang bersama di CCNA. Anak-anak WS yang selalu bisa buat tertawa, sahabat peminatan Instrument Elektronika 2007, bung Ichwan, bung Imam, bung hendro, jeng Nitta, jeng Ully, bung Yussuf, bung Aji, bung rifqo. Teman-teman main futsal selama 5 tahun ini Awen, Riki, Willem, Gangga, JB, Bowo, Rangga, Igan, Torkis dan teman-teman yang nama tidak disebutkan karena terlalu banyak. My bro from ”HARAJUYUBRADOKA”, Bram, Justin, Yuda, Cendo, Hafid dan Jaka yang selalu memberi inspirasi, semangat dan pengalaman-pengalaman hidup yang luar biasa. The Beatles, Queen, Red Hot Chilli Paper, AC/DC, Chuck Berry, Randy Newman, Louis Armstrong, Olivia Ong, Rod Stewart, Black Eyed Peas, Depapepe, Avicii, LMFAO, Abdul & The Coffea Theory, Gn’R, Endah N Rhesa, John Mayer. Thanks for inspiring and boosting me with beautiful and wonderful song. Seluruh pihak yang telah membantu pembuatan skripsi ini. Merci... Penulis sadar bahwa skripsi ini masih mempunyai banyak kekurangan, semoga kedepannya skripsi ini dapat dikembangkan dan berguna bagi orang banyak. Depok, 19 Juni 2012

Penulis

v Sistem pengukur..., Radityo Adi Prabowo, FMIPA UI, 2012


ABSTRAK

: Radityo Adi Prabowo Nama Program Studi : S1 Fisika Instrumentasi Elektronika Judul : SISTEM PENGUKUR MODULUS YOUNG BERBASIS MIKROKONTROLER

Modulus Young atau konstanta elastis adalah salah satu tolak ukur keelatisitasan suatu material. Oleh sebab itu sangat penting untuk mengetahui nilai modulus Young suatu material sebelum material tersebut digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Untuk mempermudah mendapatkan nilai modulus Young suatu material, dibuatlah alat/sistem pengukur modulus Young berbasis mikrokontroler. Dengan menggunakan sensor gaya untuk mendeteksi gaya dan potensiometer untuk mendeteksi perubahan panjang, maka didapatkan nilai modulus Young. Mikrokontroler berfungsi mengatur dan memantau sensor gaya dan potensiometer. Selain itu mikrokontroler digunakan untuk sebagai alat hitung data yang nantinya akan menghasilkan nilai modulus Young secara otomatis.

Kata kunci: potensiometer, sensor gaya, elastisitas, mikrokontroler, linier, stress, strain, modulus Young

vii Sistem pengukur..., Radityo Adi Prabowo, FMIPA UI, 2012

ABSTRACT

: Radityo Adi Prabowo Name Program Study : Bachelor Degree of Physics Topic : MICROCONTROLLER BASED MEASUREMENT SYSTEM FOR YOUNG MODULUS

Young’s modulus or elastic modulus is one of material elasticity benchmark. Therefore, it is really important to know the value of Young modulus before the material used in daily basis. To get the value of young’s modulus easier, the author made Young’s modulus measurement equipment/system based on microcontroller. By using force sensor to detect the force and potentiometer to detect the change of length, the value of young’s modulus can be known. Microcontroller is used for regulated and monitoring force sensor and potentiometer. Moreover, microcontroller is used as function as calculating data which will lead to produce Young’s modulus value automatically.

Keywords: potentiometer, force sensor, elasticity, microcontroller, linear, stress, strain,Young’s modulus

viii Sistem pengukur..., Radityo Adi Prabowo, FMIPA UI, 2012

DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ................................................................................................i HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iii KATA PENGANTAR ...........................................................................................iv LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ..............................vi ABSTRAK ............................................................................................................ vii ABSTRACT ........................................................................................................... viii DAFTAR ISI ...........................................................................................................ix DAFTAR TABEL .................................................................................................xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................1 1.1 Latar Belakang Masalah .........................................................................1 1.2 Pembatasan Masalah ..............................................................................2 1.3 Tujuan Penelitian....................................................................................2 1.4 Metodologi Penelitian ............................................................................2 1.5 Sistematika Penulisan .............................................................................4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................5 2.1 Mechanical Properties ...........................................................................5 2.2 Hukum Hooke .......................................................................................7 2.3 Modulus Young .....................................................................................8 2.3.1 Stress (Tegangan) .......................................................................9 2.3.2 Strain (Regangan) ......................................................................9 2.3.3 Elastisitas ..................................................................................10 2.3.4 Teknik Pengukuran Modulus Young .......................................11 2.4 Mikrokontroler ATMega 8535 ............................................................13 2.4.1 Arsitektur AVR .........................................................................17 2.4.2 Analog Digital Converter ..........................................................18

ix Sistem pengukur..., Radityo Adi Prabowo, FMIPA UI, 2012

2.5 BasCom (Basic Complier) ..................................................................19 2.6 Sensor Gaya .........................................................................................24 2.7 Potensiometer ......................................................................................27 2.8 LCD .....................................................................................................28 2.9 Motor DC ............................................................................................29 2.10 AD620 ...............................................................................................29 2.11 Pengukuran Koefisien .......................................................................32 BAB 3 METODE PENELITIAN........................................................................35 3.1 Sistem Kerja Mekanik .........................................................................36 3.2 Sistem Kerja Elektrik ..........................................................................38 3.3 Perangkat Lunak ...................................................................................39 3.4 Pengambilan Data ...............................................................................41 3.4.1 Perubahan Panjang .....................................................................41 3.4.2 Gaya ...........................................................................................43 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................................45 4.1 Kalibrasi ...............................................................................................45 4.1.1 Kalibrasi Potensiometer ............................................................45 4.1.2 Kalibrasi Sensor Gaya ...............................................................47 4.2 Konstanta Modulus Young ..................................................................50 BAB 5 PENUTUP .............................................................................................62 5.1 Kesimpulan ..........................................................................................62 5.2 Saran ....................................................................................................63 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................64 LAMPIRAN A ......................................................................................................66 LAMPIRAN B .......................................................................................................71

x Sistem pengukur..., Radityo Adi Prabowo, FMIPA UI, 2012

DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data Kalibrasi Sensor Gaya ..................................................................48 Tabel 4.2 Nilai Gaya dan Perubahan Panjang Logam Tembaga Campuran Beserta Hystrysis-nya .........................................................................................51 Tabel 4.3 Nilai Gaya dan Perubahan Panjang Polimer BG65 Beserta Hystrysis-nya ...........................................................................54 Tabel 4.4 Nilai Gaya dan Perubahan Panjang Polimer BG65 Titanium Beserta Hystrysis-nya ........................................................................................57

xi Sistem pengukur..., Radityo Adi Prabowo, FMIPA UI, 2012

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Grafik Batas Kekuatan Suatu Material Sebelum Mengalami Kepatahan .................................................................................................... 5 Gambar 2.2. Kurva Toughness...................................................................................... 6 Gambar 2.3. Kurva Kekuatan dan Ketahanan .............................................................. 7 Gambar 2.4. Hukum Hooke ......................................................................................... 8 Gambar 2.5. Modulus Young ....................................................................................... 8 Gambar 2.6. Stress ...................................................................................................... 9 Gambar 2.7. Strain ...................................................................................................... 10 Gambar 2.8. Kurva Strain Vs Stress ........................................................................... 10 Gambar 2.9. Eksperimen Modulus Young Menggunakan Laser ................................ 12 Gambar 2.10. Eksperimen Modulus Young Menggunakan Metode Kelenturan ........ 13 Gambar 2.11. Penampang Pin-Pin pada ATMega 8535 ............................................. 14 Gambar 2.12. ATMega 8535 & Minsys ..................................................................... 16 Gambar 2.13. Blok diagram mikrokontroler AVR ..................................................... 17 Gambar 2.14. Sensor Gaya FSS 1500 NGT................................................................. 25 Gambar 2.15. Rangkaian di Dalam Densor Gaya FSS 1500 NGT ............................. 26 Gambar 2.16. Konstruksi Sederhana Wirewound Potentiometer ............................... 27 Gambar 2.17. Voltage Divider .................................................................................... 28 Gambar 2.18. LCD Display ........................................................................................ 29 Gambar 2.19. Motor DC EMG30 .............................................................................. 29 Gambar 2.20. ADC620 ............................................................................................... 30 Gambar 2.21. Skema AD620 ...................................................................................... 31 Gambar 2.22. Instrumentasi Amplifier ....................................................................... 31 Gambar 2.23. Blok Diagram Sederhana AD620 ......................................................... 32 Gambar 3.1. Blok Diagram Keseluruhan Alat ............................................................ 35 Gambar 3.2. Alat Eksperimen Modulus Young ......................................................... 36 Gambar 3.3. Posisi Sensor Gaya Pada Alat Eksperimen ............................................ 37 Gambar 3.4. Posisi Potensiometer Pada Alat Eksperimen .......................................... 37 Gambar 3.5. Penampang Sensor Gaya ........................................................................ 38 Gambar 3.6. Rangkaian Elektronika Alat Pengukur Modulus Young ........................ 39

xii Sistem pengukur..., Radityo Adi Prabowo, FMIPA UI, 2012

Gambar 3.7. Flowchart program ................................................................................. 40 Gambar 3.8. Ilustrasi Perputaran Shaft Potensiometer Dan Penggulung .................... 41 Gambar 3.9. Pengambilan Data ∆L ............................................................................. 42 Gambar 3.10. Rangkaian Pengambilan Data ∆L ........................................................ 43 Gambar 3.11. Pengambilan Data Gaya ....................................................................... 43 Gambar 3.12. Rangkaian Pengambilan Data Gaya ..................................................... 44 Gambar 4.1. Posisi Potensiometer Pada Alat Eksperimen........................................... 45 Gambar 4.2. Grafik Kalibrasi Potensiometer ............................................................... 46 Gambar 4.3. Grafik Fungsi Transfer Potensiometer .................................................... 47 Gambar 4.4. Grafik Kalibrasi Sensor Gaya ................................................................ 49 Gambar 4.5. Grafik Gaya Fungsi Transfer Sensor Gaya ............................................ 49 Gambar 4.6. Posisi Sensor Gaya Pada Alat Eksperimen ............................................. 50 Gambar 4.7. Grafik Gaya Vs Perubahan Panjang Logam Tembaga Campuran ......... 52 Gambar 4.8. Stress Vs Strain Logam Tembaga Campuran ........................................ 52 Gambar 4.9. Grafik Perbandingan Data yang Diperoleh dan Hysterysis pada Logam Tembaga Campuran.................................................................... 53 Gambar 4.10. Grafik Gaya Vs Perubahan Panjang Polimer BG65 ............................ 55 Gambar 4.11. Stress Vs Strain Polimer BG65 ............................................................ 55 Gambar 4.12. Grafik Perbandingan Data yang Diperoleh dan Hysterysis pada Polimer BG65 ....................................................................................... 56 Gambar 4.13. Grafik Gaya Vs Perubahan Panjang Polimer BG65 Titanium ............ 58 Gambar 4.14. Stress Vs Strain Polimer BG65 Titanium ............................................ 58 Gambar 4.15. Grafik Perbandingan Data yang Diperoleh dan Hysterysis pada Polimer BG65 Titanium ....................................................................... 59

xiii Sistem pengukur..., Radityo Adi Prabowo, FMIPA UI, 2012

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Elastisitas merupakan salah satu karateristik penting pada suatu material. Kelenturan suatu material tergantung dari keelastisitasan dari material tersebut. Elastis sendiri mengandung makna "mudah kembali ke bentuk semula" (Kamus Bahasa Indonesia Online) [1]. Ukuran keelastisitasan suatu material dapat dideskripsikan dengan suatu konstanta, yaitu modulus elastisitas atau yang lebih dikenal dengan nama modulus Young. Nilai konstanta modulus Young sangat penting pada pemilihan suatu material yang akan digunakan pada suatu proyek. Sebagai contoh, pemilihan material yang digunakan untuk jembatan harus mempertimbangkan nilai modulus Young material yang digunakan. Sebab jembatan selalu diterpa angin dan beresonansi, sehingga material yang digunakan harus mempunyai keelastisitasan agar jembatan tersebut tidak patah. Thomas Young (lahir 13 Juni 1773, Milverton, Somerset, Inggris— meninggal 10 May 1829, London), adalah seorang dokter dan fisikawan, beliau adalah orang yang pertama kali mengemukakan konstanta Young [2]. Pada tahun 1807 Thomas Young mengemukakan modulus Young dan diberi simbol " E ". Modulus Young

adalah perbandingan antara stress (tekanan) dan strain

(perbandingan antara perubahan panjang dan panjang semula suatu material). Sebelumnya Robert Hooke (1635-1708) telah menemukan hubungan antara perubahan panjang dengan gaya yang diberikan pada sebuah benda. Hubungan tersebut biasa disebut Hooke law (hukum Hooke). Modulus Young dan hukum Hooke mempunyai hubungan yang tak terpisahkan. Keduanya saling melengkapi pada kisaran-kisaran tertentu. Fenomena tersebut akan dijelaskan pada bab-bab selanjutnya. Pada zaman sekarang teknologi lebih maju sehingga percobaan fisika menjadi lebih mudah dan lebih cepat. Pengolahan data menjadi lebih cepat dan dilakukan otomatis. Salah satu teknologi yang dapat melakukan hal tersebut 1

Universitas Indonesia


2

adalah mikrokontroler. Dengan adanya teknologi tersebut, penulis ingin membuat suatu instrument aplikatif yang dapat menghitung konstanta modulus Young suatu material. Instrument tersebut akan menghitung nilai konstanta secara otomatis dan cepat dengan cara mendapatkan nilai stress dan strain material tersebut.

1.2. Pembatasan Masalah Penelitian ini difokuskan untuk mengembangkan suatu instrument yang dapat menghitung nilai modulus Young suatu material. Modulus Young didapatkan dengan cara mengumpulkan data-data besaran fisika yang diperlukan. Data-data tersebut diambil oleh sensor-sensor yang dipasang intrument tersebut. Lalu data-data tersebut akan diolah oleh mikrokontroler dan ditampilkan pada display

1.3. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk menghitung nilai modulus Young suatu material dengan berbasiskan mikrokontroler. Hasil yang didapatkan akan dibandingkan dengan nilai referensi.

1.4. Metodologi Penelitian Pada penelitian ini, mikrokontroler bertugas sebagai pengolah data dan pengatur komponen-komponen elektrik lainnya. Data yang diambil adalah gaya (F) yang diberikan pada suatu material dan perubahan panjang material (∆l) tersebut. Panjang mula-mula (l) dan luas penampang (A) adalah konstan. Pengambilan data dilakukan dengan cara menarik atau merenggangkan material (tensile) sehingga ada perubahan panjang dari material tersebut (∆l). Material direnggangkan dengan cara menarik material tersebut menggunakan motor DC yang dikontrol oleh mikrokontroler. Perubahan panjang material (∆l) diamati dengan cara memasang potensiometer pada roda gigi motor DC, sehingga perputaran roda gigi pada motor DC akan memutar potensiometer. Gaya (F) yang diterima oleh material diamati menggunakan sensor gaya FSS-1500-NGT. Sensor gaya tersebut dihubungkan dengan mikrokontroler,



3

sehingga data yang diambil dapat langsung diolah. Rentang sensor gaya tersebut adalah 0 - 14,7 Newton.

Berikut alur penelitian : 1.

Studi literatur Pada tahapan ini, penulis mengumpulkan dan mempelajari hal-hal yang

berhubungan dengan skripsi. Baik dari buku, artikel, makalah maupun internet.

2.

Studi alat dan komponen digunakan Yaitu mempelajari alat-alat dan komponen yang akan digunakan pada

pembuatan skripsi.

3.

Perancangan alat dan program Merancang alat dan program pengukur modulus Young berbasis

mikrokontroler.

4.

Pembuatan alat dan program Setelah merancang alat dan program, pada tahap ini adalah merealisasikan

apa yang sudah dirancang.

5.

Pengujian sistem Setelah alat dan program jadi, dilakukan pengujian dengan cara mengecek

komponen-komponen yang digunakan.

6.

Pengambilan data Pada tahap ini dilakukan pengambilan data sesuai perencanaan.

7.

Pembahasan dan analisis Setelah data yang dibutuhkan terkumpul, dilakukan pembahasan dan

analisis data-data tersebut.



4

1.5. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan skripsi terdiri atas lima bab yang secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut: 1.

Bab 1 Pendahuluan Bab ini memuat tentang latar belakang dari penelitian, tujuan, metode yang

digunakan, dan juga pembatasan masalah pada penelitian yang dilakukan. 2.

Bab 2 Tinjauan Pustaka Bab ini memuat secara garis besar teori dasar yang berhubungan dengan

penelitian. 3.

Bab 3 Metode Penelitian Bab ini memuat penggunaan perangkat keras dan perangkat lunak yang

digunakan untuk mengukur modulus Young dengan menggunakan mikrokontroler ATMega 8535 dan BasCom sebagai compilier. 4.

Bab 4 Analisis Hasil Penelitian Bab ini berisi penjelasan mengenai hasil penelitian pengukuran modulus

Young menggunakan ATMega 8535 dan juga analisis dari data yang didapat 5.

Bab 5 Penutup Bab ini berisi kesimpulan atas hasil analisis dan saran yang mendukung

penelitian agar memberikan hasil yang lebih baik lagi untuk pengembangannya, baik software maupun hardware.



BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Setiap penelitian selalu didahului dengan landasan teori. Landasan teori tersebut mencakup pengetahuan dasar alat yang digunakan, software yang digunakan dan ilmu yang digunakan dalam penelitian ini.

2.1. Mechanical Properties Setiap material mempunyai Mechanical Properties, Berikut ini akan dijelaskan satu persatu :

a) Strength (Kekuatan) Kekuatan merupakan kemampuan dari suatu material untuk menahan beban tanpa mengalami kepatahan.

Gambar 2.1. Grafik batas kekuatan suatu material sebelum mengalami kepatahan

b) Stiffness Stiffness merupakan sifat kaku dari suatu material. Sifat kekakuan merupakan sesuatu yang tidak dapat dipisahkan dari suatu material. Banyak material yang kaku memiliki kepadatan yang rendah untuk menahan deformasi dari gravitasi dan vibrasi. 5



6

c) Elasticity Elastisitas adalah kemampuan material untuk menyerap tekanan dan memantulkannya ke arah lain serta mampu kembali ke bentuk semula setelah menerima tekanan tersebut.

d) Plasticity Plastis merupakan suatu keadaan dimana benda mengalami pertambahan panjang tetapi benda tersebut tidak bisa kembali ke bentuk semula.

e) Ductility Merupakan kemampuan benda untuk dibentuk tanpa mengalami kepatahan atau deformasi lainnya.

f) Toughness Merupakan sifat benda yang tidak akan patah atau retak ketika mengalami hentakan secara tiba – tiba. Ketahanan (toughness) dari sebuah material berada di bawah kurva tegangan dan regangan. Pada bagian tegangan (stress), menunjukkan keseimbangan dengan kekuatan tekan sedangkan pada bagian regangan (strain) menunjukkan keseimbangan dengan perpanjangannya. Ketahanan merupakan ukuran dari energi yang dapat diterima oleh suatu benda sebelum mengalami kepatahan.Berikut ini adalah kurva Toughness :

Gambar 2.2. Kurva Toughness Material yang kuat belum tentu tahan untuk direntangkan. Secara lebih jelas perbedaan antara kekuatan dan ketahanan ditunjukkan dengan kurva berikut ini: Universitas Indonesia


7

Gambar 2.3. Kurva kekuatan dan ketahanan g) Creep (melar) Beberapa bagian dari suatu material dapat berdeformasi secara kontinu dan perlahan-lahan dalam kurun waktu yang lama apabila dibebani secara tetap. Deformasi semacam ini, yang tergantung terhadap waktu, dinamakan melar (creep). Melar terjadi juga pada temperatur rendah, tetapi yang sangat mencolok pada temperatur dekat titik cair material tersebut.

h) Hardness Kekerasan ( hardness ) merupakan kemampuan dari suatu bahan/ material terhadap gaya tekan/ goresan/ pengikisan [3].

2.2. Hukum Hooke Jika sebuah gaya eksternal diberikan pada benda, seperti pegas atau batang logam seperti gambar 2.4 , maka panjang benda akan berubah. Jika besar perpanjangan (∆L) lebih kecil dibandingkan dengan panjang benda, maka ∆L sebanding gaya yang diberikan pada benda. Perbandingan ini dapat dituliskan dalam persamaan : (2.1)

Pada persamaan tersebut, F menyatakan gaya pemulihan pada pegas, ∆L adalah perubahan panjang dan k adalah konstanta pegas [4]. Persamaan tersebut terkadang disebut hukum Hooke, dari Robert Hooke (1635 - 1703) yang pertama Universitas Indonesia


8

kali menemukannya. Hukum Hooke berlaku untuk hampir semua materi padat dari besi sampai tulang, tetapi hanya sampai suatu batas tertentu.

Gambar 2.4. Hukum Hooke

2.3. Modulus Young Kebanyakan benda adalah elastis sampai ke suatu nilai gaya tertentu. Hal ini dinamakan batas elastis. Apabila gaya yang diberikan pada benda lebih kecil dari batas elastisnya, maka benda tersebut akan terdeformasi sementara dan akan kembali ke bentuk semula jika gaya tersebut dihilangkan. Tetapi apabila gaya yang diberikan melampaui batas elastis, benda tersebut tak akan kembali ke bentuk semula, melainkan secara permanen berubah bentuk. Modulus Young adalah perbandingan antara tegangan (stress) dan regangan (strain) [5]. Modulus Young sering juga disebut sebagai modulus elastisitas atau modulus perenggangan. Rumus Modulus Young (E) dapat dituliskan :

Gambar 2.5. Modulus Young



9

2.3.1 Stress (Tegangan) Tegangan merupakan gaya per unit luas dari material yang menerima gaya tersebut.

σ=

Force A

(2.2)

Gambar 2.6. Stress

Unit dari tegangan adalah sama dengan tekanan yang dialami oleh suatu material. Kita dapat menggunakan Pascal (Pa) sebagai unit dari tegangan. Dalam literatur polimer, tegangan sering kali ditampilkan dalam satuan Psi (pounds per square inch), 1 Mpa = 145 Psi atau dalam satuan Giga Pascal (Gpa).

2.3.2 Strain (Regangan) Regangan adalah merupakan ukuran perubahan panjang dari suatu material. Kerenggangan biasanya ditampilkan dengan dua cara • Elongation

ε=

L −1 Lo

(2.3)

• extension ratio

α=

L Lo

(2.4)



10

Gambar 2.7. Strain

2.3.3 Elastisitas Hubungan antara tegangan (stress) dan regangan (strain) menyatakan keelastisitasan bahan tersebut. Material yang kaku, seperti besi, memiliki modulus young yang besar. Jadi dapat disimpulkan, semakin besar nilai Modulus Young, maka semakin tidak elastis material tersebut. Berikut ini adalah contoh kurva yang menunjukkan modulus Young :

Gambar 2.8. Kurva Strain Vs Stress

Kurva 0B adalah daerah elastik. Pada daerah ini material akan kembali pada bentuk semula apabila gaya (F) dilepaskan. Pada bagian 0A stress sebanding dengan strain, titik A adalah batas proporsional perbandingan stress dan strain.



11

Pada kurva 0A, hukum Hooke masih berlaku. Setelah melewati titik A, hukum Hooke sudah tidak berlaku. Dari titik A sampai B, stress dan strain tidak sebanding lagi, tetapi apabila beban diambil, maka material akan kembali ke bentuk semula. Titik A sampai B masih bersifat elastik dan titik B adalah batas elastik. Setelah melewati titik B, material akan memasuki daerah plastik. Pada daerah ini apabila gaya (F) dihilangkan setelah melewati titik B, misalkan di titik C, maka material akan terdeformasi permanen. Hal ini menyebabkan perubahan panjang permanen pada material yang diuji. Apabila gaya (F) ditambah terus, maka material yang diuji akan patah atau putus pada titik D [6]. Setelah melewati titik B, material akan mengalami perubahan strain yang sangat besar dengan perubahan stress yang kecil. Bahkan beberapa material mengalami penambahan strain tanpa perubahan stress. Hal ini disebut plastic flow. Apabila kurva dari titik B sampai D cukup besar, material tersebut bersifat tangguh, tetapi jika sangat pendek material tersebut rapuh. Titik D atau fracture point berada pada nilai stress yang lebih rendah. Hal ini disebabkan adanya deformasi luas penampang (akan mengecil dibandingkan sebelumnya) material pada saat nilai strain sangat besar. Sehingga nilai stress (F/A) menjadi lebih kecil.

2.3.4 Teknik Pengukuran Modulus Young Banyak jenis teknik yang digunakan dalam pengukuran modulus Young. Berikut ini akan dijelaskan beberapa teknik yang umum digunakan dalam pengukuran modulus Young :

1.

Pengukuran menggunakan laser Laser digunakan untuk mengukur nilai ∆L dengan cara menembakkan ke

sebuah optical lever seperti pada gambar 2.9. Pada dasarnya optical lever tersebut adalah sebuah cermin yang memiliki tuas pada bagian bawahnya dan pada bagian atasnya diikatkan pada material yang akan diuji (Cu wire). Idealnya pada saat material yang diuji diberikan sebuah beban, maka posisi tuas pada optical lever akan berubah sehingga arah pantulan laser akan berubah juga. Universitas Indonesia


12

Gambar 2.9. Eksperimen Modulus Young Menggunakan Laser Dengan perhitungan matematis didapatkan hubungan antara ketinggian pantulan laser dan nilai ∆L material yang diuji. Pantulan Laser akan terefleksi pada dinding yang telah diberikan skala (untuk mengukur ketinggian). Sudut pantul cermin sangatlah penting dalam percobaan ini sehingga diperlukan sebuah kalibrasi. Mikrometer pada gambar 2.9 digunakan untuk mengkalibrasi dengan cara menggerakkan moveable wall. Apabila moveable wall bergerak maka material yang diuji juga bergerak sehingga mempengaruhi sudut optical lever.

2.

Pengukuran menggunakan kelenturan Salah satu ujung batang dipasang tetap pada suatu tumpuan dengan cara

menjepitnya, sedangkan ujung yang lain dibiarkan bebas. Jika pada ujung yang bebas diletakkan beban, maka batang tersebut akan melentur [7]. Bila jarak lentur δ, akibat beban sebesar P maka akan didapat persamaan: δ = (PL3) / 3Y Ig

(2.5)

Ig = (1/12) bd3

(2.6)

dimana

δ = jarak lentur P = beban yang diberikan L = panjang batang antara 2 tumpuan Y = modulus Young batang Ig = momen kelembaman geometris Universitas Indonesia


13

b = lebar batang d = tebal batang

Gambar 2.10. Eksperimen Modulus Young Menggunakan Metode Kelenturan

2.4. Mikrokontroler ATMega 8535 Pada dasarnya komputer dibagi menjadi tiga komponen utama, yaitu : CPU (central processing unit), sistem I/O dan memori (data dan program). Pengolahan informasi dan aliran informasi dilakukan oleh CPU. Sering terjadi salah pengertian di masyarakat umum tentang CPU. Pada komputer seperti PC, yang dimaksud CPU sebenarnya adalah processor, bukannya kumpulan komponen yang dimasukkan dalam satu cassing. Microprocessor adalah sebuah processor atau CPU yang berisi kumpulan transistor-transistor yang berada dalam sebuah chip. Transistor-transistor tersebut ukurannya berorde mikrometer dan jarak antara satu transistor dengan transistor lain sekitar puluhan nanometer. Sebelum teknologi microprocessor dikembangkan sebuah processor atau CPU besarnya dapat berpuluh-puluh meter. Apabila microprocessor tersebut digabungkan dengan RAM untuk menyimpan variabel, EPROM untuk menyimpan program dan beberapa sistem I/O untuk berinteraksi dengan dunia luar, maka kita mendapatkan suatu sistem yang dapat disebut microcomputer. Seluruh sistem tersebut apabila disatukan dalam satu chip silikon, maka dapat disebut microcontroler [8]. Pada tahun 1996 Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan dari Norwegian Institute of Technology mengembangkan arsitektur mikrokontroler dan dinamai Universitas Indonesia


14

AVR (Alf and Vegard RISC). Selanjutnya AVR menjadi salah satu famili mikrokontroler buatan ATMEL. AVR dibagi menjadi beberapa varian yaitu AT90Sxx, ATMega, AT86RFxx dan ATTiny. Perbedaan varian tersebut ada pada kapasitas memori dan beberapa fitur. Teknologi RISC digunakan pada mikrokontroler AVR sehingga set intruksinya menjadi lebih sederhana, baik dari segi ukuran maupun kompleksitas mode pengalamatannya. Untuk mempermudah pemrograman, para programer menciptakan bahasa tingkat tinggi, sehingga tidak perlu menggunakan bahasa Assembly atau bahasa mesin. Salah satu bahasa tingkat tinggi adalah BasCom. Peneliti menggunakan BasCom dalam penelitian ini dan akan dijelaskan di sub bab selanjutnya.

Gambar 2.11. Penampang pin-pin pada ATMega 8535

Konfigurasi pin ATMega 8535 : VCC = pin masukan catu daya

GND = pin ground

Port A (PA0 – PA7) Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus Universitas Indonesia


15

disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.

Port B (PB0 – PB7) Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin port B juga digunakan untuk Timer/Counter 0 dan 1.

Port C (PC0 – PC7) Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator untuk Timer/Counter 2.

Port D (PD0 – PD7) Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output.

RESET = pin untuk me-reset mikrokontroler Universitas Indonesia


16

XTAL1 & XTAL2 = pin untuk clock eksternal

AVCC = pin input tegangan ADC

AREF = pin input tegangan referensi ADC

Gambar 2.12. ATMega 8535 & Minsys Secara garis besar, arsitektur mikrokontroler ATMEGA8535 terdiri dari : 32 saluran I/O (Port A, Port B, Port C, dan Port D) 10 bit 8 Channel ADC (Analog to Digital Converter) 4 channel PWM 6 Sleep Modes : Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby and Extended Standby 3 buah timer/counter Analog comparator Watchdog timer dengan osilator internal 512 byte SRAM Universitas Indonesia


17

512 byte EEPROM 8 kb Flash memory dengan kemampuan Read While Write Unit interupsi (internal & eksternal) Port antarmuka SPI8535 “memory map” Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5Mbps 4.5 sampai 5.5V operation, 0 sampai 16MHz [9]

2.4.1. Arsitektur AVR Mikrokontroler AVR sudah menggunakan konsep arsitektur Harvard yang memisahkan memori dan bus untuk data dan program, serta sudah menerapkan single

level

pipelining.

Selain

itu

mikrokontroler

AVR

juga

mengimplementasikan RISC (Reduced Instruction Set Computing) sehingga eksekusi instruksi dapat berlangsung sangat cepat dan efisien.

Gambar 2.13. Blok diagram mikrokontroler AVR

ALU

(Arithmetic

Logic

Unit)

adalah

processor

yang

bertugas

mengeksekusi kode program yang ditunjuk program counter.

Program Memory adalah memori flash PEROM yang bertugas menyimpan program (software) yang dibuat dalam bentuk kode-kode program (berisi alamat memori beserta kode program dalam ruangan memori alamat tersebut) yang telah di-compile.



18

Program Counter (PC) adalah komponen yang bertugas menunjukan ke ALU alamat program memori yang harus diterjemahkan kode programnya dan dieksekusi. Sifat dari PC adalah liniear artinya PC menghitung naik satu bilangan yang bergantung alamat awalnya.

32 General Purpose Working Register (GPR) adalah register file atau register kerja (R0 - R31) yang mempunyai ruangan 8-bit. Tugas GPR adalah tempat ALU mengeksekusi kode-kode program, setiap instruksi dalam ALU melibatkan GPR. GPR terbagi menjadi dua, yaitu kelompok atas (R0 - R15) dan kelompok bawah (R16 - R31). Dimana kelompok bawah tidak bisa digunakan untuk mengakses data secara langsung (imidiet) data konstan seperti instruksi assembly LDI, dan hanya bisa digunakan antar-register, SRAM, atau register I/O. Sedangkan kelompok atas sama dengan kelompok bawah hanya punya kelebihan dapat mengakses data secara langsung (imidiet) data konstan.

Static Random Access Memory (SRAM) adalah RAM yang bertugas menyimpan data sementara, sama seperti RAM pada umumnya mempunyai alamat dan ruangan data.

Internal Peripheral adalah peralatan/modul internal yang ada dalam mikrokontroler seperti saluran I/O, interupsi eskternal, timer/counter, UASRT, EEPROM dan lain-lain [10].

2.4.2. Analog Digital Converter ATmega8535 menyediakan fasilitas ADC dengan resolusi 10 bit. ADC ini dihubungkan dengan 8 channel Analog Multiplexer yang memungkinkan terbentuk 8 input tegangan single- ended yang masuk melalui pin pada PortA. Analog Digital Converter memiliki pin supply tegangan analog yang terpisah yaitu AVCC. Besarnya tegangan AVCC adalah ±0.3V dari VCC. Tegangan referensi ADC dapat dipilih menggunakan tegangan referensi internal maupun eksternal. Jika menggunakan tegangan referensi internal, bisa dipilih onUniversitas Indonesia


19

chip internal reference voltage yaitu sebesar 2.56V atau sebesar AVCC. Jika menggunakan tegangan referensi eksternal, dapat dihubungkan melalui pin AREF. Analog Digital Converter mengkonversi tegangan input analog menjadi data digital 8 bit atau 10 bit. Data digital tersebut akan disimpan didalam ADC Data Register yaitu ADCH dan ADCL. Sekali ADCL dibaca, maka akses ke data register tidak bisa dilakukan. Dan ketika ADCH dibaca, maka akses ke data register kembali enable [11].

2.5. BasCom (Basic Compiler) Basic Compilier atau BasCom adalah salah satu compiler yang digunakan pada

mikrokontroler

jenis

AVR.

Keuntungan

menggunakan

BasCom

dibandingkan compiler lainnya seperti C, Assembly atau compiler lainnya adalah lebih sederhana dan penulisan programnya berurutan. Hal ini memudahkan dalam pemrograman karena algoritmanya dapat ditulis berurutan sehingga mudah dipahami. Dalam

penelitian

ini

BasCom

digunakan

untuk

memprogram

mikrokontroler. Isi dari program itu adalah untuk mengontrol motor DC, pembacaan sensor gaya, potensiometer, ADC dan lain sebagainya. Berikut ini karateristik BASCOM :

BASIC terstuktur dilengkapi dengan label-label. Pemrograman terstuktur dengan dukungan perintah-perintah: IF-THENELSE-END IF, DO-LOOP, WHILE-WEND, SELECT- CASE. Kode mesin yang cepat dibandingkan dengan kode yang diterjemahkan. Nama variabel dan label bisa sepanjang 32 karakter. Menyediakan tipe-tipe variabel Bit, Byte, Integer, Word, Long, Single, DOUBLE dan String. Mendukung tipe DOUBLE. tidak dijumpai di AVR compiler lainnya BASCOM gives you the advantage to crunch huge numbers with the DOUBLE(8 byte Floating Point) Large set of Trig Floating point functions. Fungsi-fungsi perhitungan tanggal dan waktu. Universitas Indonesia


20

Program yang terkompilasi bekerja untuk semua mikrokontroler AVR yang memiliki memori internal. Pernyataan-pernyataannya kompatibel dengan Microsoft’s VB/QB. Perintah-perintah khusus untuk tampilan-LCD, I2C chips dan 1WIRE chips, PC keyboad, matrix keyboad, RC5 reception, software UAR, SPI, LCD grafik, pengiriman kode IR RC5, RC6 atau Sony. TCP/IP with W3100A chip. Mendukung variabel lokal, fungsi buatan pengguna, pustaka. Emulator terminal dengan pilihan download yang terintegrasi. Simulator terintegrasi untuk pengujian. Pemrogram ISP terintegrasi (application note AVR910.ASM). Pemrogram STK200 dan STK300 yang terintegrasi. Juga mendukung The low cost Sample Electronics programmer. Banyak pemrogram lain yang didukung melalui antarmuka universal. Editor dengan beda warna pada pernyataan-pernyataan khusus PDF datasheet viewer. Context sensitive help.

Setiap bahasa pemrograman mempunyai aturan dan standard masingmasing. Berikut ini aturan dan format dalam menulis program di BASCOM :

$regfile = “header”

"inisialisasi

"deklarasi variabel

"deklarasi konstanta

Do

"pernyataan-pernyataan Universitas Indonesia


21

Loop

End

“$regfile =” merupakan pengarah preprosesor yang mengarahkan untuk menyisipkan file lain, biasanya berupa file berisi deklarasi register dari mikrokonroller Atmega. Hal lain yang penting dalam pemrograman adalah tipe data. Tipe data merupakan bagian program yang paling penting karena sangat berpengaruh pada program. Pemilihan tipe data yang tepat maka operasi data menjadi lebih efisien dan efektif.

Byte = 0 – 255

Integer = -32.768 – 32.767

Word = 0 – 65535

Long = -2147483648 – 2147483647

Single = 1.5 x 10^–45 – 3.4 x 10^38

Double = 5.0 x 10^–324 to 1.7 x 10^308

String = Deretan Karakter

Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan untuk mewakili suatu nilai tertentu di dalam proses program yang dapat diubah-ubah sesuai dengan kebutuhan. Nama suatu variabel bebas sesuai yang diinginkan berupa gabungan huruf dan angka dan karakter pertama harus berupa huruf. Maksimum berisi 32 karakter dan tidak boleh mengandung spasi dan karakter spesial berikut



22

ini : $, ?, %, #, !, &, *, (, ), -, +, = dan lain sebagainya kecuali underscore ( _ ). Hal lain yang terdapat dalam pemrograman adalah:

a) Deklarasi Variabel Bentuk umum pendeklarasian suatu variable adalah Dim nama_variabel AS tipe_data Contoh : Dim x As Integer 'deklarasi x bertipe integer

b) Deklarasi Konstanta Dalam Bahasa Basic konstanta di deklarasikan langsung. Contohnya : S = “Hello world” 'Assign string

c) Deklarasi Fungsi Fungsi merupakan bagian yang terpisah dari program dan dapat dipanggil di manapun di dalam program. Fungsi dalam Bahasa Basic ada yang sudah disediakan sebagai fungsi pustaka seperti print, input data dan untuk menggunakannya tidak perlu dideklarasikan.

d) Deklarasi buatan Fungsi yang perlu dideklarasikan terlebih dahulu adalah fungsi yang dibuat oleh programmer. Bentuk umum deklarasi sebuah fungsi adalah :

Sub Test ( byval variabel As type)

Contohnya : Sub Pwm (byval Kiri As Integer , Byval Kanan As Integer)

e) Operator Penugasan Operator Penugasan (Assignment operator) dalam Bahasa Basic berupa “=”.

f) Operator Aritmatika * : untuk perkalian / : untuk pembagian Universitas Indonesia


23

+ : untuk pertambahan - : untuk pengurangan % : untuk sisa pembagian (modulus)

g) Operator Hubungan (Perbandingan) Operator hubungan digunakan untuk membandingkan hubungan dua buah operand atau sebuah nilai / variable, misalnya :

= ‟Equality X = Y < ‟Less than X < Y > ‟Greater than X > Y <= ‟Less than or equal to X <= Y >= ‟Greater than or equal to X >= Y

h) Operator Logika Operator logika digunakan untuk membandingkan logika hasil dari operator-operator hubungan. Operator logika ada empat macam, yaitu :

NOT "Logical complement" AND "Conjunction" OR "Disjunction" XOR "Exclusive or"

i) Operator Bitwise Operator bitwise digunakan untuk memanipulasi bit dari data yang ada di memori. Operator bitwise dalam Bahasa Basic :

Shift A, Left, 2 : Pergeseran bit ke kiri Shift A, Right, 2 : Pergeseran bit ke kanan Rotate A, Left, 2 : Putar bit ke kiri Rotate A, right, 2 : Putar bit ke kanan



24

j) Pernyataan Kondisional (IF-THEN – END IF) Pernyataan ini digunakan untuk melakukan pengambilan keputusan terhadap dua buah bahkan lebih kemungkinan untuk melakukan suatu blok pernyataan atau tidak. Konstruksi penulisan pernyatan IF-THEN-ELSE-END IF pada bahasa BASIC ialah sebagai berikut:

IF pernyataan kondisi 1 THEN blok pernyataan 1 yang dikerjakan bila kondisi 1 terpenuhi



Setiap penggunaan pernyataan IF-THEN harus diakhiri dengan perintah END IF sebagai akhir dari pernyatan kondisional [12].

2.6. Sensor Gaya Sensor gaya digunakan untuk menghitung nilai F. Nilai tersebut nantinya akan diolah oleh mikrokontroler untuk mendapatkan nilai modulus. Sensor gaya yang peneliti gunakan adalah FSS-SMT Series low profile sensor dengan kode FSS1500NGT, produksi Honeywell. Sensor tersebut dapat menerima tegangan supply antara 3 Volt samapai 6 Volt, dengan tegangan supply typical 5 Volt. Gaya (F) yang dapat diterima antara 0 - 14,7 Newton atau setara dengan beban 0 - 1,5 Kg. Temperatur yang dapat ditoleransi adalah antara -40o Celcius sampai 85o Celcius.



25

Gambar 2.14. Sensor gaya FSS 1500 NGT Sensor gaya bekerja berdasarkan prinsip perubahan resistansi. Pada sensor gaya terdapat silicon-implanted piezoresistor yang digunakan sebagai resistansi. Piezoresistor adalah suatu material yang apabila ditarik, ditekan atau dirubah bentuknya, maka nilai resistansinya akan berubah. Jadi nilai resistansi siliconimplanted piezoresistor tersebut akan berubah apabila ditekan atau ditarik oleh sebuah gaya. Piezoresistivity pertama kali ditemukan oleh Lord Kelvin 1856. Resistansi pada piezoresistor akan berubah apabila mengalami strain. Nilai resistansi piezorstor bergantung pada bulk resistivity (ρ),dan dimensi dari piezoresistor tersebut yaitu : panjang (l) dan luas penampang (A).

(2.7) Metal atau logam yang mempunyai sifat piezoresistivity disebut straingauge sedangkan piezoresistor sendiri sebenarnya adalah semikoduktor. Perubahan resistansi terhadap strain pada piezoresistor adalah linear, sesuai dengan rumus : (2.8)

G adalah konstanta

proposional dan disebut gauge factor, ∆R adalah

perubahan resistansi piezoresistor, R adalah resistansi mula-mula piezoresistor , adalah strain dari piezoresistor Sensor gaya menerima gaya melalui bola stainless steel (gambar 2.14). Apabila sensor gaya diberi sebuah gaya, maka bola stainless steel tersebut akan Universitas Indonesia


26

secara langsung mempengaruhi silicon-implanted piezoresistor, dengan kata lain bola stainless steel tersebut akan mendeformasi silicon-implanted piezoresistor sehingga resistansinya akan berubah. Perubahan nilai resistansi pada siliconimplanted piezoresistor berbanding proposional dengan gaya yang diberikan pada sensor gaya. Perubahan nilai resistansi ini juga mempengaruhi tegangan output sensor gaya.

Gambar 2.15. Rangkaian di Dalam Sensor gaya FSS 1500 NGT

Pin 1 dan 3 (gambar 2.15) adalah supply tegangan positif dan negatif dari sumber tegangan. Pin 2 dan 4 (gambar 2.15) adalah output dari sensor gaya. Output dari sensor gaya adalah perbedaan tegangan antara pin 2 dan 4 (Vo = Vo(+) – Vo(-)). Bedasarkan rangkaian skmatik gambar 2.15, nilai tegangan output dapat dirumuskan : (2.9) Perubahan tegangan output terjadi karena pada saat sensor gaya menerima sebuah gaya, bola stainless steel akan mendeformasi resistor-resistor yang berada diantara pin-pin tersebut. Resistor-resistor tersebut adalah silicon-implanted piezoresistor sehingga apabila terdeformasi, maka resistansinya akan berubah dan tegangan output sensor gaya juga akan berubah [13].



27

2.7. Potensiometer Potensiometer digunakan untuk menghitung perubahan panjang material (∆l). Shaft potensiometer ditempelkan pada shaft motor DC, sehingga apabila motor DC berputar, maka shaft potensiometer ikut berputar. Perputaran shaft potensiometer ini menunjukan perubahan panjang material (∆l). Wirewound potensiometer adalah potensiometer yang di dalamnya berisi lilitan kawat yang dibuat melingkar sesuai dengan jejak kaki penggeser. Selain wirewound ada beberapa beberapa tipe lain, seperti Solid track, dan String Potentiometer. Potensiometer yang digunakan adalah multiturn wirewound, produksi VISHAY. Potensiometer ini mempunyai hambatan maksimal sebesar 10 kΩ dan berputar sebanyak sepuluh putaran . Perubahan

nilai resistansi terhadap

perputaran shaft adalah linear. Toleransi Potensiometer ini adalah ± 5% dan kelinearannya adalah ± 0,25%[14].

3549 - 10-Turn P

recision

Potentiometer Gambar 2.16. Konstruksi Sederhana Wirewound Potentiometer Jumlah dari lilitan kawat pada konstruksi di atas merupakan faktor penentu besaran maksimal hambatan pada potensimeter. Faktor yang mempengaruhi lainnya adalah jenis kawat yang dipergunakan dan panjang lintasan geser yang dibuat. Perubahan hambatan dapat diatur sesuai dengan pergerakan dari poros pemutar yang juga berfungsi sebagai kaki tengah potensiometer. Potensiometer menggunakan prinsip pembagi tegangan, dimana resistansi dari kaki 1 sampai kaki 2 dianggap R1 dan resistansi dari kaki 2 sampai kaki 3 dianggap R2.



28

Gambar 2.17. Voltage Divider

Potensiometer dapat digunakan sebagai sensor posisi dengan memanfaatkan prinsip pembagi tegangan. Perubahan voltase keluaran pada potensiometer menggambarkan perubahan posisi. Nilai voltase keluaran dari potensiometer dapat dituliskan menjadi :

(2.10)

Hasil perbandingan antara tahanan dengan pergerakan dapat bersifat linear, logaritmik dan anti-logaritmik. Tergantung dari jenis potensiometernya, namun biasanya setiap produsen potensiometer memiliki formula tertentu yang membedakan sifat dan karakter tiap produk-produknya.

2.8. LCD LCD display yang digunakan untuk menampilkan hasil pengukuran adalah DI-Smart LCD 16x2 Board, produksi Depok Instrument. Koneksi pengendalian yang digunakan adalah 4 bit data interface. Jumlah karakter yang dapat ditampilkan adalah 32 karakter dalam 16 kolom x 2 baris [15].



29

Gambar 2.18. LCD Display

2.9. Motor DC Motor DC yang digunakan adalah EMG30. Motor DC tersebut dilengkapi dengan 30:1 reduction gearbox dan encoders. Tegangan supply rata-rata yang dibutuhkan adalah 12 V [16]. Dengan tegangan sebesar 12 V, EMG30 dapat menghasilkan:

Torsi rata-rata sebesar 1.5kg/cm Kecepatan rata-rata sebesar 170rpm Arus rata-rata sebesar 530mA Stall Current sebesar 2.5A Rata-ata output sebesar 4.22W

Gambar 2.19. Motor DC EMG30 2.10. AD620 Tegangan keluaran dari sensor gaya dan potensiometer bernilai sangat kecil, sehingga sangat sulit untuk menentukan nilai Modulus Young berdasarkan data yang didapat dari kedua sensor tersebut. Oleh karena itu diperlukan sebuah penguat tegangan untuk menguatkan kedua output sensor tersebut. Universitas Indonesia


30

Gambar 2.20. ADC620 Penguat tegangan yang digunakan adalah Low Cost, Low Power Instrumentation Amplifier AD620 produksi ANALOG DEVICES. Kareteristik penguat tegangan tersbut adalah :

Gain Set with One External Resistor (Gain Range 1 to 1000) Wide Power Supply Range (62.3 V to 618 V) Higher Performance than Three Op Amp IA Designs Available in 8-Lead DIP and SOIC Packaging Low Power, 1.3 mA max Supply Current EXCELLENT DC PERFORMANCE (“B GRADE”) 50 mV max, Input Offset Voltage 0.6 mV/8C max, Input Offset Drift 1.0 nA max, Input Bias Current 100 dB min Common-Mode Rejection Ratio (G = 10) LOW NOISE 9 nV/ √Hz, @ 1 kHz, Input Voltage Noise 0.28 mV p-p Noise (0.1 Hz to 10 Hz) EXCELLENT AC SPECIFICATIONS 120 kHz Bandwidth (G = 100) 15 ms Settling Time to 0.01%



31

Gambar 2.21. Skema AD620 Penguat

tegangan

AD620

adalah

sebuah

Instrumentasi

amplifier.

Instrumentasi amplifier adalah sebuah differential amplifier yang kedua inputnya berasal dari buffer. Penggunaan instrumentasi amplifier sangat berguna dalam pengukuran

dan

pengujian

suatu

instrumen.

Keuntungan

menggunakan

instrumentasi amplifier adalah :

Tegangan offset DC sangat rendah Low drift Low noise Open Loop-Gain sangat tinggi CMRR sangat tinggi Impedansi input sangat tinggi

Gambar 2.22. Instrumentasi Amplifier



32

Salah satu kelebihan IC AD620 adalah pengaturan gain (penguatan). IC AD620 hanya membutuhkan sebuah resistor untuk mengatur penguatan sebab IC AD620 mempunyai pembanding resistor internal dengan nilai 49,4 kΩ. Berikut rumus untuk menghitung gain yang diinginkan :

(2.11)

RG merupakan nilai resistor yang dapat diatur dengan cara dipasangkan pada kaki no 1 dan 8 pada IC AD620 [17].

Gambar 2.23. Blok Diagram Sederhana AD620

2.11. Pengukuran Koefisien Data-data yang didapatkan dari sensor lalu diolah didalam mikrokontroler. Penghitungan disusun dengan bahasa pemrograman BASCOM yang nantinya akan menerima input dari sensor-sensor yang ada. Input awal yang didapat adalah perubahan panjang objek:

(2.12)



33

Dengan ∆L adalah besar perubahan panjang,

adalah panjang akhir dari

pengukuran dan adalah panjang awal pengukuran. Nilai selanjutnya adalah gaya (F) yang diberikan pada objek. Dari persamaan diatas konstanta Young dapat dicari dengan metoda least square dengan persamaannya seperti berikut : (2.13) Pada persamaan diatas ∆L merupakan perubahan panjang dinyatakan sebagai sumbu Y dan gaya (F) dinyatakan sebagai sumbu X, maka kita akan mencari harga dari a dan b:

(2.14)

(2.15) Dan untuk mencari simpangan :

(2.16) Untuk melihat kelinearan maka dicari rasio (r) sebagai berikut :

(2.17)

Koefisien konstanta Young (E ) diperoleh dari :



34

(2.18) jadi

(2.19)

(2.17)

Maka nilai dari Konstanta Young linearnya adalah :

(2.18)

Kesalahan literaturnya dapat dicari sebagai berikut :

(2.19)

Dan kesalahan relatif adalah sebagai berikut :

(2.20)



BAB 3 METODE PENELITIAN

Pada bab ini membahas tentang blok diagram, hardware, software dan cara kerja sistem alat pengukur modulus Young berbasis mikrokontroler secara menyeluruh. Pada prinsipnya alat ini mengukur konstanta atau modulus Young suatu material dengan cara mengukur dua besaran, yaitu gaya (F) dan perubahan panjang (∆L).

Sensor Gaya Pengondisi Sinyal

Menarik Material

Mikrokontroler

Potensiometer Driver Motor Menggulung Material

LCD / Laptop

Motor DC Gambar 3.1. Blok Diagram Keseluruhan Alat

Blok diagram alat secara menyeluruh ditampilkan pada gambar 3.1. Ketika sistem dinyalakan, maka mikrokontroler akan memerintahkan agar motor DC berputar melalui driver motor. Perputaran motor DC ini menyebabkan sensor gaya dan potensiometer menerima input, sehingga pada ouput sensor gaya dan potensiometer akan ada perubahan tegangan. Selanjutnya nilai tegangan tersebut 35



36

dimasukkan ke pengondisi sinyal agar dapat dibaca dan diolah oleh mikrokontroler

sebagai

sebuah

data.

Selanjutnya

mikrokontroler

akan

memerintahkan motor DC berhenti berputar setelah data didapat. Proses ini dilakukan berulang-ulang sebanyak data yang diinginkan. Setelah

data yang

diinginkan terkumpul dan telah diolah oleh mikrokontroler, data-data tersebut ditampilkan pada LCD atau laptop.

3.1.

Sistem Kerja Mekanik

Gambar 3.2. Alat Eksperimen Modulus Young Objek atau material yang ingin diukur, diikatkan pada pengait dan penggulung seperti pada gambar 3.2. Pada keadaan awal ini nilai output sensor gaya ataupun potensiometer adalah mendekati nol volt. Plat B pada alat eksperimen diposisikan menempel pada sensor gaya.



37

Gambar 3.3. Posisi Sensor Gaya Pada Alat Eksperimen Setelah seluruh perangkat eksperimen siap dan alat eksperimen dinyalakan, motor DC akan memutar penggulung sehingga menarik menarik material yang diuji. Material yang diuji akan menarik plat B, sehingga plat B akan menekan sensor gaya. Gaya yang diberikan oleh motor DC kepada material yang diuji akan terdeskripsi pada gaya yang diberikan oleh plat B kepada sensor gaya. Dengan menggunakan cara ini kita dapat mengetahui nilai gaya yang diberikan oleh motor DC untuk menarik material yang diuji.

Gambar 3.4. Posisi Potensiometer Pada Alat Eksperimen



38

Potensiometer akan ikut berputar apabila motor DC berputar. Dikarenakan posisi awal dari plat B adalah menempel pada sensor gaya, maka pada saat motor DC menarik material yang diuji, yang terjadi adalah material yang diuji akan meregang. Nilai regangan (∆L) material yang diuji akan terdeskripsi pada perputaran potensiometer.

Gambar 3.5. Penampang Sensor Gaya 3.2.

Sistem Kerja Elektrik Nilai dari output sensor gaya dan potensiometer bernilai sangat kecil,

sehingga perlu

dikuatkan oleh pengondisi sinyal. Pengondisi sinyal yang

digunakan adalah Instrumantation Amplifier AD620. Setelah nilai tegangan output kedua sensor tersebut dikuatkankan , selanjutnya akan diolah oleh mikrokontroler untuk mendapatkan konstanta Young. Untuk memudahkan pengolahan data, kedua nilai output sensor tersebut diubah menjadi bentuk digital dengan menggunakan Analog Digital Converter (ADC) yang terdapat di dalam mikrokontroler.



39

Gambar 3.6. Rangkaian Elektronika Alat Pengukur Modulus Young Selain sebagai pengolah data, mikrokontroler juga sebagai pengontrol motor DC. Motor DC akan berputar selama X detik dan berhenti selama Y detik. Dalam satu siklus (berputar selama X detik dan berhenti selama Y detik), mikrokontroler mengkoleksi satu buah data dari sensor gaya dan potensiometer. Mikrokontroler akan terus melakukan siklus tersebut sampai mendapatkan jumlah N data yang diinginkan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada flowchart di sub-bab selanjutnya.

3.3. Perangkat Lunak Perangkat lunak atau software yang digunakan adalah BasCom AVR. Perangkat lunak ini digunakan untuk memprogram mikrokontroler. Keuntungan menggunakan BasCom dibandingkan compiler lainnya seperti C, Assembly atau compiler lainnya adalah lebih sederhana dan penulisan programnya berurutan. Hal ini memudahkan dalam pemrograman karena algoritmanya dapat ditulis berurutan sehingga mudah dipahami. Berikut ini Flowchart program yang digunakan



40

Start Inisialisasi Variabel Cek ADC

Switch???

OFF ON Motor DC On

Membaca ADC Potensiometer Mencatat Nilai ADC Potensiometer

Membaca ADC Sensor Gaya

Mencatat Nilai ADC Sensor Gaya

Motor DC Off

N == 10

No

Yes

Menghitung dengan rumusan Modulus Young Menampilkan Nilai Modulus Young

ON

Switch???

OFF

End

Gambar 3.7. Flowchart program Universitas Indonesia


41

3.4. Pengambilan Data Data yang diperoleh dari sensor adalah gaya (F) dan perubahan panjang (∆L). Sebagaimana diketahui, untuk memperoleh nilai modulus Young diperlukan juga data panjang material mula-mula (L) dan luas penampang (A). Data L dan A diperoleh dengan cara mengukur manual material yang diuji. Hasil pengukuran tersebut akan dimasukkan ke dalam program sebagai nilai yang konstan. Diperlukan kalibrasi pada sensor untuk medapatkan nilai F dan ∆L. berikut akan dijelaskan bagaimana cara mendapatkan data-data tersebut.

3.4.1. Perubahan Panjang Potensiometer yang digunakan bernilai 10k Ω. Kalibrasi potensiometer dilakukan dengan cara melihat perubahan output potensiometer dengan perputaran shaft sebesar 1o. Perubahan shaft 1o potensiometer mengakibatkan perubahan output sebesar ±1mV (dengan input 5 volt). Pada alat eksperimen modulus Young, potensiometer ditempelkan pada sebuah penggulung (gambar 3.4) dan penggulung tersebut juga ditempelkan pada motor DC. Jadi apabila motor DC berputar 1o, maka penggulung dan potensiometer juga akan berputar 1o.

Gambar 3.8. Ilustrasi Perputaran Shaft Potensiometer Dan Penggulung Universitas Indonesia


42

Penggulung pada alat eksperimen mempunyai diameter 10.1 mm. Sehingga apabila penggulung berputar 1o, maka penggulung akan merenggangkan material yang diuji sebesar 0,09 mm. Analog Digital Converter (ADC) pada mikrokontroler mengenali input nilai voltase terkecil sebesar 2,5 mV dengan tegangan referensi internal, yaitu sebesar 2,56 Volt. Input ADC dibawah 2,5 mV akan dianggap nol (0) oleh mikrokontroler. Jadi untuk mendapatkan nilai ADC sebesar satu (1), maka voltase input yang diperlukan minimal sebesar 2,5 mV. Dikarenakan voltase input minimal sebesar 2,5 mV untuk menghasilkan nilai satu (1) ADC, maka untuk nilai ADC selanjutnya diperlukan nilai kelipatan 2,5 mV. Dengan kata lain nilai ADC baru akan berubah apabila menerima input dengan kelipatan 2,5 mV.

Gambar 3.9. Pengambilan Data ∆L Berdasarkan penjelasan di atas, apabila potensiometer berputar 1o, maka ADC pada mikrokontroler akan menganggap nol (0). Sehingga diperlukan penguatan minimal 2,5 kali lipat agar perubahan 1o pada potensiometer dapat terbaca pada ADC.



43

Gambar 3.10. Rangkaian Pengambilan Data ∆L Setelah hasil kalibrasi didapat, maka dapat dibuat sebuah fungsi transfer dengan sumbu X sebagai ADC dan Y nilai ∆L. Selanjutnya fungsi transfer ini dimasukkan ke dalam program, sehingga program dapat menghitung nilai ∆L pada eksperimen ini.

3.4.2. Gaya Kalibrasi sensor gaya dilakukan dengan cara memberikan beban kepada sensor gaya. Nilai beban yang diberikan divariasikan dari 100 gram sampai 1500 gram dengan perubahan per 100 gram.

Gambar 3.11. Pengambilan Data Gaya Beban tersebut diikatkan pada plat B dan digantung bebas seperti gambar 3.11, dengan cara ini plat B akan mendapatkan mendapatkan gaya setara dengan massa beban dikali gravitasi bumi. Universitas Indonesia


44

Berdasarkan data sheet, sensor gaya yang digunakan akan bekerja secara optimal pada range 0 - 14,7 N. Tetapi tetap dapat bekerja apabila melebihi range tersebut. Sama halnya seperti potensiometer, setelah data kalibrasi didapatkan, maka dapat dibuat sebuah fungsi transfer. Fungsi tranfer yang dibuat mempunyai sumbu X sebagai ADC dan Y sebagai gaya (F). Fungsi transfer ini dimasukkan ke dalam program agar program dapat menghitung F yang dihasilkan pada eksperimen ini.

Gambar 3.12. Rangkaian Pengambilan Data Gaya



BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan membahas hasil percobaan dan menganalisis hasil percobaan. Hasil percobaan meliputi kalibrasi sensor dan nilai modulus Young yang didapatkan. 4.1. Kalibrasi Sebelum melakukan pengukuran untuk mendapatkan konstanta Young, diperlukan pengkalibrasian terhadap sensor-sensor yang digunakan. Hal ini dilakukan agar data yang didapatkan mempunyai ketelitian dan ketepatan semaksimal mungkin. Sensor - sensor yang dikalibrasikan adalah sensor gaya dan potensiometer. Proses kalibrasi sensor gaya dan potensiometer akan dijabarkan di bawah ini.

4.1.1. Kalibrasi Potensiometer Kalibrasi potensiometer dilakukan agar dapat memvalidasi nilai output potensiometer. Pengkalibrasian potensiometer dilakukan dengan cara memutar shaft potensiometer per derajat. Output dari potensiometer dikuatkan dengan AD620. Selanjutnya dihubungkan ke ADC pada mikrokontroler. Pada saat pengkalibrasian shaft potensiometer diputar per derajat dari 0o sampai 180o.

Gambar 4.1. Posisi Potensiometer Pada Alat Eksperimen

45



46

Dikarenakan penggulung (gambar 4.1) berdiameter 10,1 mm dan shaft potensiometer

ditempelkan

pada

penggulung.

Sehingga

apabila

shaft

potensiometer berputar 1o, maka penggulung akan berputar sebesar 0,09 mm. Data perubahan nilai keluaran desimal ADC terhadap perputaran shaft per derajat dapat dilihat pada lampiran A.

Gambar 4.2. Grafik Kalibrasi Potensiometer Seperti digambarkan pada grafik di gambar 4.2, perubahan nilai keluaran desimal ADC terhadap ∆L bersifat linear. Kelinearan dari data yang didapatkan hampir sempurna, meskipun masih terdapat beberapa kesalahan kecil seperti kesalahan dalam membaca angka pada busur derajat yang dikarenakan posisi pembaca terhadap busur (parallax) dan kesalahan pada saat memutar shaft potensiometer (memutar terlalu banyak atau terlalu sedikit untuk perputaran per derajat). Secara umum kesalahan-kesalahan tersebut tidak mempengaruhi data yang didapatkan. Setelah grafik tersebut didapat, maka dicarilah nilai fungsi transfer yang mengubah nilai satuan di gital ADC menjadi perubahan panjang (mm). Hal tersebut mengharuskan nilai X dan Y pada grafik ditukar, sehingga mendapatkan fungsi transfer yang akan dipakai pada pemrograman.



47

Gambar 4.3. Grafik Fungsi Transfer Potensiometer Selanjutnya nilai transfer yang didapatkan dari grafik gambar 4.3 dimasukkan ke dalam program.

4.2.1. Kalibrasi Sensor Gaya Tujuan mengkalibrasi sensor gaya agar dapat menvalidasikan nilai pengukuran dari sensor gaya. Cara pengambilan data kalibrasi sensor gaya adalah dengan memberikan beban kepada sensor gaya. Beban yang diberikan kepada sensor gaya divariasikan dari 100 gram sampai 1500 gram dengan perubahan per 100 gram. Nilai output dari sensor gaya dikuatkan oleh AD620 lalu dimasukkan ke ADC pada mikrokontroler.



48

Tabel 4.1 Data Kalibrasi Sensor Gaya

Massa (gram)

F (N)

Nilai Keluaran Desimal ADC

0

0

0

100

0.98

45

200

1.96

100

300

2.94

162

400

3.92

217

500

4.90

288

600

5.88

351

700

6.86

418

800

7.84

474

900

8.82

541

1000

9.80

608

1100

10.78

665

1200

11.76

721

1300

12.74

785

1400

13.72

831

1500

14.70

889

Pada tabel 4.1 dapat dilihat perubahan gaya terhadap nilai satua nilai keluaran desimal ADC n digital ADC. Data pada tabel 4.1 membuktikan bahwa sensor gaya dapat bekerja dengan baik dalam range 0 N sampai 14,7 N. Perubahan nilai keluaran desimal ADC juga sebanding dengan perubahan gaya.



49

Gambar 4.4. Grafik Kalibrasi Sensor Gaya Seperti digambarkan pada grafik di gambar 4.4, perubahan nilai keluaran desimal ADC terhadap gaya bersifat mendekati linear. Setelah grafik tersebut didapat, maka dicarilah nilai fungsi transfer yang mengubah nilai keluaran desimal ADC menjadi gaya (Newton). Hal tersebut mengharuskan nilai X dan Y pada grafik ditukar, sehingga mendapatkan fungsi transfer yang akan dipakai pada pemrograman.

Gambar 4.5. Grafik Fungsi Transfer Sensor Gaya Nilai transfer yang didapatkan dari grafik gambar 4.5 dimasukkan ke dalam program. Data yang didapatkan tidak sepenuhnya linier disebabkan beberapa hal. Universitas Indonesia


50

Gambar 4.6. Posisi Sensor Gaya Pada Alat Eksperimen Pertama, friksi pada pada rel. Friksi antara rel dan plat B dapat menyebabkan nilai yang terbaca pada sensor gaya berubah. Hal ini dapat diatasi dengan memlih bahan plat B dan rel yang mempunyai friksi yang rendah. Bahan Plat B dan rel adalah besi sehingga friksi antara keduanya kecil. Untuk memastikan nilai friksi sekecil mungkin, ditambahkan pelumas pada rel. Kedua, Posisi plat B tidak tegak lurus sempurna terhadap sensor gaya. Hal ini menyebabkan nilai yang terbaca pada sensor gaya berubah. Untuk mengatasi hal ini posisi plat B dikondisikan sebelum percobaan dimulai.

4.2. Konstanta Modulus Young Konstanta modulus Young didapatkan dengan cara mengolah data dengan metode least square. Data dari potensiometer berupa perubahan panjang material ∆L dijadikan sebagai X dalam least square. Sedangkan data dari sensor gaya dijadikan Y dalam least square. Masing-masing sensor mengambil data sebanyak sepuluh (10) kali. Pada eksperimen ini digunakan tiga buah material berbentuk string untuk menguji alat, yaitu : 1.

Logam tembaga campuran

2.

Polimer BG65

3.

Polimer BG65 Titanium

Berikut akan dijelaskan hasil modulus Young dari masing-masing material tersebut. Universitas Indonesia


51

1. Logam Tembaga campuran Material ini berdiameter 0,16 mm. Pada eksperimen ini panjang mula-mula material tersebut adalah 1,30 meter. Nilai referensi modulus Young yang didapatkan dari eksperimen lain adalah 2,04 Giga Pascal (GPa). Tabel 4.2 Nilai Gaya dan Perubahan Panjang Logam Tembaga Campuran Beserta Hystrysis-nya Data ke - N F (Newton) ∆L (mm) F hysterisis(Newton) ∆L hysterisis (mm) 0 0.00 0.00 0.00 0.00 1 1.06 1.08 0.00 0.00 2 1.73 1.87 0.00 0.00 3 1.97 2.65 0.00 0.00 4 2.34 3.51 0.00 0.70 5 2.77 4.30 0.00 1.72 6 2.82 5.05 0.00 2.78 7 3.13 5.82 0.00 4.78 8 3.22 6.59 0.53 5.85 9 3.48 7.47 2.23 6.99 10 3.59 8.35 3.59 8.35

Tabel 4.2 adalah nilai gaya dan perubahan panjang yang didapatkan oleh sensor gaya dan potensiometer beserta hysterysis-nya. Dapat dilihat bahwa perubahan nilai gaya juga diikuti oleh perubahan panjang material. Hal ini sesuai dengan hukum Hooke yang menyatakan nilai gaya (F) berbanding lurus dengan perubahan panjang (∆L).



52

Gambar 4.7. Grafik Gaya Vs Perubahan Panjang Tembaga Campuran Gambar 4.7 menunjukan bahwa hubungan gaya (F) dan perubahan panjang (∆L) cukup mendekati linear. Hal ini sesuai dengan teori yang sudah dijelaskan sebelumnya. Nilai modulus Young adalah perbandingan nilai stress dan strain. Kedua nilai tersebut bisa didapatkan dari data gaya (F) dan perubahan panjang (∆L).

Gambar 4.8. Stress Vs Strain Tembaga Campuran Universitas Indonesia


53

Grafik perbandingan strain dan stress cukup mendekati linear. Hal ini berarti perbandingan strain dan stress masih berada dalam daerah elastik dan masih dalam batas proposional. Penghitungan nilai modulus Young material logam tembaga campuran menggunakan metode least square dan nilai yang diperoleh :

E = ( 22,55 ± 1,86 ) GPa Kesalahan relatif yang didapatkan adalah 8,24 %. Sedangkan kesalahan literatur mencapai 1533,79 %. Hal ini dikarenakan material yang diuji bukan tembaga murni, melainkan campuran. Sehingga sulit menentukan nilai modulus Young material tersebut. Setelah data eksperimen didapatkan, motor DC akan berputar berlawanan arah dari putaran semula. Hal ini dilakukan untuk mendapatakan nilai hysterysis dari alat pengukur modulus Young berbasis mikrokontroler. Nilai hysterysis ini disajikan dalam bentuk grafik dan dibandingkan dengan grafik data eksperimen.

Gambar 4.9. Grafik Perbandingan Data yang Diperoleh dan Hysterysis pada Logam Tembaga Campuran

Grafik hysterysis yang didapatkan sangat tidak baik. Hal ini disebabkan alat pengukur modulus Young berbasis mikrokonntroler tidak di desain untuk memiliki hysterysis yang baik. Selain itu material yang diuji juga mempengaruhi Universitas Indonesia


54

grafik hysterysis tersebut. Logam tembaga campuran mempunyai nilai modulus Young yang cukup besar sehingga keelastisitasannya tidak begitu baik.

2. Polimer BG65 Material ini berdiameter 0,71 mm. Pada eksperimen ini panjang mula-mula material tersebut adalah 1,30 meter. Sesuai dengan literatur yang didapatkan dari eksperimen lain, nilai modulus Young material ini adalah 1.38 Giga Pascal (GPa). Tabel 4.3 Nilai Gaya dan Perubahan Panjang Polimer BG65 Beserta Hystrysis-nya Data ke - N F (Newton) ∆L (mm) F hysterisis(Newton) ∆L hysterisis (mm) 0 0.00 0.00 0.00 0.00 1 0.50 1.00 0.00 0.00 2 1.08 1.91 0.00 0.18 3 1.64 2.75 0.00 0.33 4 2.31 3.60 0.00 0.45 5 2.70 4.44 0.00 1.55 6 2.92 5.23 0.47 2.87 7 3.05 6.03 1.24 4.23 8 3.51 6.68 2.04 5.53 9 3.67 7.51 3.16 7.00 10 3.89 8.31 3.89 8.31

Tabel 4.3 adalah nilai gaya dan perubahan panjang yang didapatkan oleh sensor gaya dan potensiometer beserta hysterysis-nya.

Dapat dilihat bahwa

perubahan nilai gaya juga diikuti oleh perubahan panjang material. Hal ini sesuai dengan hukum Hooke yang menyatakan nilai gaya (F) berbanding lurus dengan perubahan panjang (∆L).



55

Gambar 4.10. Grafik Gaya Vs Perubahan Panjang Polimer BG65 Gambar 4.10 menunjukan bahwa hubungan gaya (F) dan perubahan panjang (∆L) cukup mendekati linear. Hal ini sesuai dengan teori. Nilai modulus Young adalah perbandingan nilai stress dan strain. Kedua nilai tersebut bisa didapatkan dari data gaya (F) dan perubahan panjang (∆L).

Gambar 4.11. Stress Vs Strain Polimer BG65



56

Grafik perbandingan strain dan stress cukup mendekati linear. Hal ini berarti perbandingan strain dan stress masih berada dalam daerah elastik dan masih dalam batas proposional. Penghitungan nilai modulus Young material polimer BG65 menggunakan metode least square dan nilai yang diperoleh

E = ( 1,56 ± 0,11 ) GPa Kesalahan relatif yang didapatkan adalah 7,04 %. Sedangkan kesalahan literature mencapai 13,14 %. Setelah data eksperimen didapatkan, motor DC akan berputar berlawanan arah dari putaran semula. Hal ini dilakukan untuk mendapatakan nilai hysterysis dari alat pengukur modulus Young berbasis mikrokontroler. Nilai hysterysis ini disajikan dalam bentuk grafik dan dibandingkan dengan grafik data eksperimen.

Gambar 4.12. Grafik Perbandingan Data yang Diperoleh dan Hysterysis pada Polimer BG65 Grafik hysterysis yang didapatkan tidak begitu baik. Hal ini disebabkan alat pengukur modulus Young berbasis mikrokonntroler tidak di desain untuk memiliki hysterysis yang baik. Walaupun begitu grafik hysterysis yang didapatkan masih lebih baik dibandingkan grafik hysterysis logam tembaga campuran. Hal ini Universitas Indonesia


57

disebabkan polimer BG65 mempunyai nilai modulus Young yang lebih rendah dibandingkan logam tembaga campuran, sehingga dapat dikatakan polimer BG65 lebih elastis dibandingkan logam tembaga campuran. Hal ini menyebabkan grafik hysterysis polimer BG65 lebih baik dari logam tembaga campuran.

3. Polimer BG65 Titanium Material ini berdiameter 0,70 mm. Pada eksperimen ini panjang mula-mula material tersebut adalah 1,30 meter. Sesuai dengan literatur yang didapatkan dari eksperimen lain, nilai modulus Young material ini adalah 2,79 Giga Pascal (GPa).

Tabel 4.4 Nilai Gaya dan Perubahan Panjang Polimer BG65 Titanium Beserta Hystrysis-nya Data ke - N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

F (Newton) 0.00 0.92 1.62 2.18 2.89 3.38 3.94 4.36 4.93 5.11 5.61

∆L (mm) 0.00 1.13 2.07 3.08 3.96 4.84 5.67 6.46 7.35 8.07 8.82

F hysterisis(Newton)

∆L hysterisis (mm)

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.33 0.81 1.62 2.89 4.04 5.61

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.19 2.44 3.69 5.32 6.79 8.82

Tabel 4.4 adalah nilai gaya dan perubahan panjang yang didapatkan oleh sensor gaya dan potensiometer beserta hysterysis-nya. Dapat dilihat bahwa perubahan nilai gaya juga diikuti oleh perubahan panjang material. Hal ini sesuai dengan hukum Hooke yang menyatakan nilai gaya (F) berbanding lurus dengan perubahan panjang (∆L).



58

Gambar 4.13. Grafik Gaya Vs Perubahan Panjang Polimer BG65 Titanium Gambar 4.13 menunjukan bahwa hubungan gaya (F) dan perubahan panjang (∆L) cukup mendekati linear. Hal ini sesuai dengan teori. Nilai modulus Young adalah perbandingan nilai stress dan strain. Kedua nilai tersebut bisa didapatkan dari data gaya (F) dan perubahan panjang (∆L).

Gambar 4.14. Stress Vs Strain Polimer BG65 Titanium Grafik perbandingan strain dan stress cukup mendekati linear. Hal ini berarti perbandingan strain dan stress masih berada dalam daerah elastik dan masih dalam batas proposional. Universitas Indonesia


59

Penghitungan nilai modulus Young material polimer BG65 Titanium menggunakan metode least square dan nilai yang diperoleh

E = ( 2,00 ± 0,05) GPa Kesalahan relatif yang didapatkan adalah 2,48 %. Sedangkan kesalahan literature mencapai 45,20 %. Setelah data eksperimen didapatkan, motor DC akan berputar berlawanan arah dari putaran semula. Hal ini dilakukan untuk mendapatakan nilai hysterysis dari alat pengukur modulus Young berbasis mikrokontroler. Nilai hysterysis ini disajikan dalam bentuk grafik dan dibandingkan dengan grafik data eksperimen.

Gambar 4.15. Grafik Perbandingan Data yang Diperoleh dan Hysterysis pada Polimer BG65 Titanium Grafik hysterysis yang didapatkan lumayan baik. walaupun alat pengukur modulus Young berbasis mikrokonntroler tidak di desain untuk memiliki hysterysis yang baik. Material yang diuji juga mempengaruhi grafik hysterysis tersebut. Nilai modulus Young yang didapatkan dari tiga material tersebut banyak yang tidak sesuai dengan referensi. Hal ini dimungkinkan beberapa faktor, yaitu:



60

Pertama, kalibrasi sensor-sensor yang kurang akurat. Hal ini menyebabkan fungsi transfer yang didapatkan menjadi tidak akurat dan presisi, sehingga menimbulkan banyak error. Kedua, Komponen-komponen pada alat eksperimen mungkin sudah tidak dalam kondisi terbaik. Sehingga pada saat pengambilan data terjadi kesalahan pada instrument. Ketiga, pengait pada plat A mempengaruhi hasil perhitungan modulus Young. Pada saat motor DC menarik material yang diuji, sangat mungkin pengait pada plat A mengalami deformasi. Deformasi pada pengait di plat A ini akan mempengaruhi nilai ∆L pada perhitungan. Keempat, shaft pada potensiometer terkadang mengalami slag. Pada saat shaft berputar terkadang nilai resistansi potensiometer tidak megalami perubahan, hal ini disebut slag. Slag adalah kesalahan mekanis pada potensiometer. Hal ini bias disebabkan karena potensiometer terlalu sering dipakai. Kesalahan ini juga mempengaruhi nilai ∆L pada perhitungan. Kelima, pada saat dilakukan eksperimen, material yang diuji mungkin sudah melewati batas elsatisnya. Hal ini akan menyebabkan nilai ∆L dan nilai gaya (F) yang didapatkan pada eksperimen ini tidak proposional dan linear sehingga mempengaruhi nilai modulus Young yang didapatkan. Keenam,

cara

mengaitkan

material

yang

diuji

ke

pengait

juga

mempengaruhi data yang didapatkan, terutama nilai data gaya (F). Apabila material yang diuji tidak dikaitkan atau diikat pada pengait dengan benar, maka gaya yang terbaca pada sensor gaya tidak akan terbaca secara sempurna. Diantara ketiga eksperimen material tersebut, dapat disimpulkan bahwa material BG65 Titanium mempunyai nilai grafik hysterysis yang paling baik. Hal ini tidak sesuai dengan teori, seharusnya polimer BG65 lah yang seharusnya mempunyai grafik hysterysis yang paling baik dikarenakan polimer BG65 lah yang mempunyai nilai modulus Young yang paling kecil. Grafik hysterysis yang tidak sesuai dengan teori ini disebabkan beberapa hal: Pertama, Material yang diuji sudah melewati batas elsatisnya, sehingga pada saat pengambilan data hysterysis, material yang diuji tersebut tidak akan kembali ke bentuk semula. Universitas Indonesia


61

Kedua, motor DC yang digunakan untuk menarik material tidak mempunyai presisi yang baik pada setiap putarannya. Setiap putaran dari motor DC akan memutar potensiometer dengan jarak putar yang berbeda-beda. Hal ini akan menyebabkan jarak putar motor DC pada saat pengambilan data modulus Young dan jarak putar pada saat pengambilan data hysterysis, akan berbeda. Ketiga, friksi pada rel menyebabkan plat B tidak bergerak menjauhi sensor gaya sebagaimana semestinya pada saat pengambilan data hysterysis. Pada dasarnya alat pengukur modulus Young berbasis mikrokontroler ini tidak dirancangkan untuk mendapatkan nilai hysterysis yang baik.



BAB 5 PENUTUP

5.1. Kesimpulan Kesimpulan yang bisa diambil dari penelitian ini adalah :

1.

Sistem pengukur modulus Young berbasis mikrokontroler dapat berfungsi dan dapat mengukur nilai modulus Young suatu material. Data-data nilai gaya (F) didapatkan melalui sensor gaya dan data-data nilai perubahan panjang (∆L) didapatkan melalui potensiometer. Data-data tersebut nantinya diolah untuk mendapatkan nilai modulus Young.

2.

Nilai modulus Young yang didapat adalah sebagai berikut : Logam tembaga campuran E = ( 22,55 ± 1,86 ) GPa , Kesalahan relatif yang didapatkan adalah 8,24 %. Sedangkan kesalahan literatur mencapai 1533,79 %. Polimer BG65

E = ( 1,56 ± 0,11 ) GPa, kesalahan relatif yang

didapatkan adalah 7,04 %. Sedangkan kesalahan literatur mencapai 13,14 %. Polimer BG65 Titanium E = ( 2,00 ± 0,05) GPa, Kesalahan relatif yang didapatkan adalah 2,48 %. Sedangkan kesalahan literatur mencapai 45,20 %. 3.

Sensor-sensor yang digunakan sudah berjalan dengan baik. Hal ini dapat dibuktikan dengan membandingkan hasil kalibrasi sensor dan datasheet sensor.

62



63

5.2. Saran 1.

Sebaiknya pada saat pengambilan data ADC, sumber tegangan motor DC dan mikrokontroler dibedakan. Hal ini dilakukan agar tegangan supply ADC tidak drop pada saat motor DC berputar.

2.

Kalibrasi sensor gaya dan potensiometer sebaiknya dilakukan berkali-kali agar data yang dihasilkan presisi dan akurat.

3.

Sebaiknya material yang diuji memiliki spesifikasi yang jelas. Hal ini agar mudah dalam menentukan referensi.

4.

Nilai referensi ADC sebaiknya lebih rendah dari supply tegangan AD620. Hal ini dimaksudkan agar tegangan output dari AD620 dapat mencapai nilai maksimal ADC.

5.

Pengait pada plat A sebaiknya menggunakan material yang kaku dan tidak elastis, namun ringan. Hal ini dimaksudkan agar tidak mempengaruhi hasil percobaan.



DAFTAR ACUAN

[1] http://kamusbahasaindonesia.org/elastis, diunduh tanggal 29 September 2011, pukul 10:00

[2] http://www.britannica.com/EBchecked/topic/653983/Thomas-Young, diunduh tanggal 29 September 2011, pukul 10:30

[3] http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Matter/Mech_prop.html, diunduh tanggal 5 Desember 21:00

[4] Giancoli, D. Physics : Principle with application, fifth edition, volume 1. Penerbit Erlangga. Jakarta, Indonesia. 2001

[5] Paul.A, Tipler, Gene Mosca. Physics for scientist and engineer, sixth edition, volume 1. Worth Publisher. New York, United State of America. 2008

[6] http://www.tutorvista.com/content/physics/physics-iii/solids-andfluids/elasticity-modulus.php# , diunduh 5 Januari 11:00

[7] Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar Universitas Indonesia. Praktikum fisika dasar Universitas Indonesia. Jakarta: UI Press. 2007

[8] Gadre. Dhananjay V. Programing and Customizing the AVR Microcontroller. McGraw-Hill Book Company. Berkshire, England. 2001

[9] Atmega8535. Atmel AVR 8-bit Microcontroller Product Datasheet. Atmel®

[10] Winoto, Ardi. Mikrokotroler AVR ATMEGA8/32/16/8535 dan pemrogramannya dengan bahasa C pada WinAVR. Informatika Bandung. Bandung, Indonesia. Juli 2008

64



65

[11] Soebhakti, Hendawan. Analog-to-Digital Converter Atmega8535 pdf. Created on 19/11/2008 19:17:00

[12] Kuhnel, Claus. Bascom programming of microcontrollers with ease. Universal Publishers. USA. 2001

[13] FSS-SMT Series : Low Profile Force Sensor. Honeywell Product. Datasheet

[14] Vishay Spectrol : Multiturn Wirewound. Vishay Production. Datasheet

[15] LCD display. Depok Instrument Product. Datasheet

[16] http://www.robot-electronics.co.uk/htm/emg30.htm diunduh tanggal 15 September 2011, pukul 11:00

[17] AD620 : Low Cost Low Power Instrumentation Amplifier. Analog Device Product Datasheet.



LAMPIRAN A Data perubahan ADC terhadapat perputaran shaft potensiometer.

Perputaran (derajat) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Perubahan panjang (mm) Nilai Satuan ADC 0.00 0 0.09 5 0.18 10 0.27 15 0.36 20 0.45 25 0.54 30 0.63 35 0.72 40 0.81 45 0.90 49 0.99 54 1.08 58 1.17 63 1.26 68 1.35 72 1.44 77 1.53 82 1.62 87 1.71 92 1.80 98 1.89 104 1.98 109 2.07 115 2.16 120 2.25 125 2.34 131 2.43 136 2.52 141 2.61 147 2.70 154 2.79 159 2.88 165 2.97 170 66



67

34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73

3.06 3.15 3.24 3.33 3.42 3.51 3.60 3.69 3.78 3.87 3.96 4.05 4.14 4.23 4.32 4.41 4.50 4.59 4.68 4.77 4.86 4.95 5.04 5.13 5.22 5.31 5.40 5.49 5.58 5.67 5.76 5.85 5.94 6.03 6.12 6.21 6.30 6.39 6.48 6.57

176 182 188 193 199 204 210 215 221 226 232 238 244 249 255 260 266 272 277 283 288 294 300 305 310 316 322 327 333 338 343 351 356 362 368 373 380 385 391 396 Universitas Indonesia


68

74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113

6.66 6.75 6.84 6.93 7.02 7.11 7.20 7.29 7.38 7.47 7.56 7.65 7.74 7.83 7.92 8.01 8.10 8.19 8.28 8.37 8.46 8.55 8.64 8.73 8.82 8.91 9.00 9.09 9.18 9.27 9.36 9.45 9.54 9.63 9.72 9.81 9.90 9.99 10.08 10.17



69

114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153

10.26 10.35 10.44 10.53 10.62 10.71 10.80 10.89 10.98 11.07 11.16 11.25 11.34 11.43 11.52 11.61 11.70 11.79 11.88 11.97 12.06 12.15 12.24 12.33 12.42 12.51 12.60 12.69 12.78 12.87 12.96 13.05 13.14 13.23 13.32 13.41 13.50 13.59 13.68 13.77



70

154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180

13.86 13.95 14.04 14.13 14.22 14.31 14.40 14.49 14.58 14.67 14.76 14.85 14.94 15.03 15.12 15.21 15.30 15.39 15.48 15.57 15.66 15.75 15.84 15.93 16.02 16.11 16.20

850 855 861 866 872 878 883 889 895 901 907 912 917 923 929 934 940 946 951 957 963 969 975 981 986 992 997



LAMPIRAN B Program yang digunakan. $regfile = "m8535.dat" $crystal = 8000000 $lib "lcd4busy.Lbx" $baud = 9600 $hwstack = 32 $swstack = 8 $framesize = 24 '----------------------------------------Deklarasi---------------------------------------

Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Internal Start Adc Dim Sensor_gaya As Word ', Volt1 As Single Dim Potentiometer As Word ', Volt2 As Single Dim Sensor_gaya_start As Word Dim Potentiometer_start As Word

Dim Delta_l(10) As Single Dim F(10) As Single Dim Delta_l_hysterisis(10) As Single Dim F_hysterisis(10) As Single

'array 10 element, masing untuk sensor 'array 10 element, masing untuk sensor (hysterisis)

Dim Dl As Single Dim Ft As Single Dim Pengulangan As Byte Dim N As Byte Dim M As Byte Dim Luas_penampang As Single , L As Single Dim Sigma_x As Single Dim Sigma_y As Single Dim Xy As Single Dim Sigma_xy As Single Dim X2 As Single Dim Sigma_x2 As Single Dim Y2 As Single Dim Sigma_y2 As Single Dim A1 As Single , A2 As Single , A3 As Single , A4 As Single , A5 As Single , A6 As Single , A As Single Dim B1 As Single , B2 As Single , B3 As Single , B As Single Dim Sy1 As Single , Sy2 As Single , Sy3 As Single , Sy4 As Single , Sy5 As Single , Sy6 As Single , Sy7 As Single , Sy8 As Single , Sy9 As Single , Sy10 As Single , Sy11 As Single , Sy12 As Single , Sy13 As Single Dim Sy_kuadrat As Single , Sy As Single Dim Sb1 As Single , Sb2 As Single , Sb3 As Single , Sb4 As Single , Sb5 As Single , Sb As Single Dim R1 As Single , R2 As Single , R3 As Single , R4 As Single , R5 As Single , R6 As Single , R7 As Single , R8 As Single , R As Single Dim E As Single , Delta_e As Single

Dim E_text As String * 6 Dim Delta_e_text As String * 6

Config Portd = Output

'motor dalam kondisi off

Config Portc = Input

'saklar on/off

Config Lcd = 16 * 2 Const _lcdport = Portb Const _lcdddr = Ddrb Const _lcdin = Pinb Const _lcd_e = 2

'untuk LCD

71



72

Const _lcd_rw = 1 Const _lcd_rs = 0 Cursor Off '------------------------------------------------------Program---------------------------------------------------------Do Cls Lcd "Radityo Adi Prabowo" Lowerline Lcd "0706262653" Print "Radityo Adi Prabowo (0706262653)" Waitms 5000 Cls

Do

'untuk mengecek posisi awal sembari menunggu switch menjadi on

Cls Potentiometer_start = Getadc(1) If Potentiometer_start >= 1 Then Potentiometer_start = Potentiometer_start - 1 Else Potentiometer_start = Potentiometer_start End If

' karena pada posisi 0 mm pada potentiometer, nilai ADC adalah 1

Sensor_gaya_start = Getadc(6)

Lcd "ADC dL =" ; Potentiometer_start Lowerline Lcd "ADC F = " ; Sensor_gaya_start Print "ADC dL =" ; Potentiometer_start Print "ADC F = " ; Sensor_gaya_start Waitms 500 Loop Until Pinc.0 = 0

'program baru berlanjut apabila switch on , 0 berarti high, 'setting kaki saklar = on ke vcc/ off ke gnd

Cls Lcd "Please Wait" Lowerline Lcd "On Process" Luas_penampang = 0.39 L = 1.3 N = 10

'masih dalam mm kudrat (diseusaikan dengan material yang ingin diuji) 'dalam meter 'Jumlah pengulangan atau banyaknya data

Sigma_x = 0 Sigma_y = 0 Sigma_xy = 0 Sigma_x2 = 0 Sigma_y2 = 0 '-------------------------------Pengambilan Data-------------------------------------------------' For Pengulangan = 1 To N Portd.5 = 1 Portd.2 = 1 Portd.3 = 0

'Spesifik port, enable motor B 'Motor B untuk positif 'Motor B negatif

Waitms 10 Portd.5 = 0

'matikan motor

Waitms 1000



73

Potentiometer = Getadc(1) Potentiometer = Potentiometer - Potentiometer_start Dl = Potentiometer * 0.016 'fungsi transfer potensiometer (hasil dalam satuan milimeter) Dl = Dl + 0.187 Delta_l(pengulangan) = Dl / 1000

'simpan di array . dibagai 1000 agar menjadi satuan meter

Sensor_gaya = Getadc(6) Sensor_gaya = Sensor_gaya - Sensor_gaya_start Ft = Sensor_gaya * 0.016 'fungsi transfer sensor gaya Ft = Ft + 0.231 F(pengulangan) = Ft

'simpan di array

Sigma_x = Sigma_x + F(pengulangan) 'untuk mencari sigma x Sigma_y = Sigma_y + Delta_l(pengulangan) 'untuk mencari sigma y Xy = F(pengulangan) * Delta_l(pengulangan) 'untuk mencari XY sementara Sigma_xy = Sigma_xy + Xy 'untuk mencari sigma xy X2 = F(pengulangan) * F(pengulangan) 'untuk mencari X kudrat sementara Sigma_x2 = Sigma_x2 + X2 'untuk mencari sigma X kuadrat Y2 = Delta_l(pengulangan) * Delta_l(pengulangan) 'untuk mencari Y kuadrat sementara Sigma_y2 = Sigma_y2 + Y2 'untuk mencari sigma Y kuadrat

Waitms 1000 Next

Portd = 0 'motor off Waitms 3000 '-------------------------------Pengambilan Data Hysterisis-------------------------------------------------' M=N-1 For Pengulangan = 1 To M Portd.5 = 1 Portd.2 = 0 Portd.3 = 1

'Spesifik port, enable motor B 'Motor B untuk positif (reverse) 'Motor B negatif (reverse)

Waitms 10 Portd.5 = 0

'matikan motor

Waitms 1000 Potentiometer = Getadc(1) Potentiometer = Potentiometer - Potentiometer_start Dl = Potentiometer * 0.016 'fungsi transfer potensiometer (hasil dalam satuan milimeter) Dl = Dl + 0.187 If Potentiometer > 1023 Then Dl = 0 Else Dl = Dl End If Delta_l_hysterisis(pengulangan) = Dl / 1000

'simpan di array . dibagai 1000 agar menjadi satuan meter

Sensor_gaya = Getadc(6) Sensor_gaya = Sensor_gaya - Sensor_gaya_start Ft = Sensor_gaya * 0.016 'fungsi transfer sensor gaya Ft = Ft + 0.231 If Sensor_gaya > 1023 Then



74

Ft = 0 Else Ft = Ft End If F_hysterisis(pengulangan) = Ft

'simpan di array

Waitms 1000 Next Portd = 0

'motor off

'--------------------------------------------Least Square------------------------------------------------------' A1 = Sigma_x2 * Sigma_y 'untuk mencari nilai a (least square) A2 = Sigma_x * Sigma_xy A3 = N * Sigma_x2 A4 = Sigma_x * Sigma_x A5 = A1 - A2 A6 = A3 - A4 A = A5 / A6 B1 = N * Sigma_xy B2 = Sigma_x * Sigma_y B3 = B1 - B2 B = B3 / A6 Sy1 = N - 2 Sy2 = 1 / Sy1 Sy3 = Sigma_y * Sigma_y Sy4 = Sigma_x2 * Sy3 Sy5 = 2 * Sigma_x Sy6 = Sigma_xy * Sigma_y Sy7 = Sy5 * Sy6 Sy8 = Sigma_xy * Sigma_xy Sy9 = N * Sy8 Sy10 = Sy4 - Sy7 Sy11 = Sy10 + Sy9 Sy12 = Sy11 / A6 Sy13 = Sigma_y2 - Sy12 Sy_kuadrat = Sy2 * Sy13 Sy = Sqr(sy_kuadrat)

'untuk mencari nilai b (least square)

'untuk mencari Sy kudrat ' '

' ' ' '

'untuk mencari Sy

Sb1 = N * Sigma_x2 Sb2 = Sigma_x * Sigma_x Sb3 = Sb1 - Sb2 Sb4 = N / Sb3 Sb5 = Sqr(sb4) Sb = Sy * Sb5

'untuk mencari Sb

R1 = N * Sigma_xy R2 = Sigma_x * Sigma_y R3 = R1 - R2

'Untuk mencari koefisien korelasi kelinearan

If A6 < 0 Then R4 = A6 * -1 Else R4 = A6 End If R5 = N * Sigma_y2 R6 = R5 - Sy3 If R6 < 0 Then R6 = R6 * -1 Else R6 = R6 End If



75

R7 = R4 * R6 R8 = Sqr(r7) R = R3 / R8 E = Luas_penampang * B E=L/E E = E / 1000 Delta_e = L / Luas_penampang Delta_e = Delta_e * Sb Delta_e = Delta_e / B Delta_e = Delta_e / B Delta_e = Delta_e / 1000

'Mencari nilai modulus Young 'untuk mendapatkan giga pascal (GPA) 'mencari nilai delta E

'------------------------------------Menampilkan Data------------------------------------' Delta_l(1) = Delta_l(1) * 1000 Delta_l(2) = Delta_l(2) * 1000 Delta_l(3) = Delta_l(3) * 1000 Delta_l(4) = Delta_l(4) * 1000 Delta_l(5) = Delta_l(5) * 1000 Delta_l(6) = Delta_l(6) * 1000 Delta_l(7) = Delta_l(7) * 1000 Delta_l(8) = Delta_l(8) * 1000 Delta_l(9) = Delta_l(9) * 1000 Delta_l(10) = Delta_l(10) * 1000

'kembali dijadikan mili meter agar mudah ditampilkan

Delta_l_hysterisis(1) = Delta_l_hysterisis(1) * 1000 'kembali dijadikan mili meter agar mudah ditampilkan Delta_l_hysterisis(2) = Delta_l_hysterisis(2) * 1000 Delta_l_hysterisis(3) = Delta_l_hysterisis(3) * 1000 Delta_l_hysterisis(4) = Delta_l_hysterisis(4) * 1000 Delta_l_hysterisis(5) = Delta_l_hysterisis(5) * 1000 Delta_l_hysterisis(6) = Delta_l_hysterisis(6) * 1000 Delta_l_hysterisis(7) = Delta_l_hysterisis(7) * 1000 Delta_l_hysterisis(8) = Delta_l_hysterisis(8) * 1000 Delta_l_hysterisis(9) = Delta_l_hysterisis(9) * 1000

Do Cls

Print "dL(1) =" ; Delta_l(1) ; "mm" Print "F(1) = " ; F(1) ; "N" Waitms 1000 Print "dL(2) =" ; Delta_l(2) ; "mm" Print "F(2) = " ; F(2) ; "N" Waitms 1000 Print "dL(3) =" ; Delta_l(3) ; "mm" Print "F(3) = " ; F(3) ; "N" Waitms 1000 Print "dL(4) =" ; Delta_l(4) ; "mm" Print "F(4) = " ; F(4) ; "N" Waitms 1000 Print "dL(5) =" ; Delta_l(5) ; "mm" Print "F(5) = " ; F(5) ; "N" Waitms 1000 Print "dL(6) =" ; Delta_l(6) ; "mm" Print "F(6) = " ; F(6) ; "N" Waitms 1000 Print "dL(7) =" ; Delta_l(7) ; "mm" Print "F(7) = " ; F(7) ; "N" Waitms 1000



76

Print "dL(8) =" ; Delta_l(8) ; "mm" Print "F(8) = " ; F(8) ; "N" Waitms 1000 Print "dL(9) =" ; Delta_l(9) ; "mm" Print "F(9) = " ; F(9) ; "N" Waitms 1000 Print "dL(10) =" ; Delta_l(10) ; "mm" Print "F(10) = " ; F(10) ; "N" Waitms 1000

Print "dL_H(1) =" ; Delta_l(10) ; "mm" Print "F_H(1) = " ; F(10) ; "N" Waitms 1000 Print "dL_H(2) =" ; Delta_l_hysterisis(1) ; "mm" Print "F_H(2) = " ; F_hysterisis(1) ; "N" Waitms 1000 Print "dL_H(3) =" ; Delta_l_hysterisis(2) ; "mm" Print "F_H(3) = " ; F_hysterisis(2) ; "N" Waitms 1000 Print "dL_H(4) =" ; Delta_l_hysterisis(3) ; "mm" Print "F_H(4) = " ; F_hysterisis(3) ; "N" Waitms 1000

Print "dL_H(5) =" ; Delta_l_hysterisis(4) ; "mm" Print "F_H(5) = " ; F_hysterisis(4) ; "N" Waitms 1000 Print "dL_H(6) =" ; Delta_l_hysterisis(5) ; "mm" Print "F_H(6) = " ; F_hysterisis(5) ; "N" Waitms 1000 Print "dL_H(7) =" ; Delta_l_hysterisis(6) ; "mm" Print "F_H(7) = " ; F_hysterisis(6) ; "N" Print "dL_H(8) =" ; Delta_l_hysterisis(7) ; "mm" Print "F_H(8) = " ; F_hysterisis(7) ; "N" Waitms 1000 Print "dL_H(9) =" ; Delta_l_hysterisis(8) ; "mm" Print "F_H(9) = " ; F_hysterisis(8) ; "N" Waitms 1000 Print "dL_H(10) =" ; Delta_l_hysterisis(9) ; "mm" Print "F_H(10) = " ; F_hysterisis(9) ; "N" Waitms 1000

Print "a = " ; A Print "b =" ; B Print "Sy =" ; Sy Print "Sb =" ; Sb Print "R =" ; R

E_text = Fusing(e , "###.##") Delta_e_text = Fusing(delta_e , "###.##") Print "E =" ; E_text ; "GPA" Lcd "E =" ; E_text ; "GPA"



77

Lowerline Lcd "delta_E =" ; Delta_e_text Print "delta_E =" ; Delta_e_text Waitms 5000 Cls Loop Until Pinc.0 = 1 Loop

'1 berarti low



UNIVERSITAS INDONESIA SISTEM PENGUKUR MODULUS YOUNG BERBASIS MIKROKONTROLER SKRIPSI

Recommend Documents