STEMAN 2014
ISBN: 978-979-17047-5-5
PROSIDING Seminar Nasional Teknologi Manufaktur 2014 (STEMAN 2014)
Tema: Teknologi Manufaktur Sebagai Pendorong Produk Industri Nasional
Bandung, 19-20 Agustus 2014 RINEKAMAYA Politeknik Manufaktur Negeri Bandung Jl. Kanayakan No. 21 Oago Bandung - 40135
Penyelenggara:
POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BAN DUNG Jln. Kanayakan 21, Dago-Bandung 40135 Homepeqe http://www.polman-bandung.ac.id Telepon : (022) 250 0241, Fax: (022) 2502649 E-mail:
[email protected]
STEMAN 2014
ISBN: 978-979-17047-5-5
Seminar Nasional Teknologi Manufaktur 2014 (STEMAN 2014) Tema: Teknologi Manufaktur
Sebagai Pendorong
Produk Industri
Nasional
Bandung, 19-20 Agustus 2014, Politeknik Manufaktur Negeri Bandung RINEKAMAYA
Editor: Siti Aminah, S.T., M.T. Nuryanti, S.T., M.Sc. Dewi Idamayanti, S.Sc., M.T.
Desain Sampul: Pramudiya Tri Hartadi
Hak Cipta (C) pada Penulis. Hak Publikasi pada Politeknik Manufaktur Negeri Bandung disebarkan secara bebas untuk tujuan bukan komersial, Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini Pemegang Hak Publikasi prosiding ini tidak bertanggung prosiding ini.
(pOLMAN Bandung). Artikel pada prosiding ini dapat digunakan dan dengan syarat tidak menghapus atau mengubah atribut penulis. dalam bentuk apapun tanpa izin tertulis dari Penerbit dan Penulis. jawab atas tulisan dan opini yang dinyatakan oleh penulis dalam
ISBN 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
KATA PENGANTAR Prosiding ini berisi makalah-makalah yang dipresentasikan pada STEMAN2014, yaitu seminar dalam rangka memperingati Dies Natalis ke-37 Politeknik Manufaktur Negeri Bandung (pOLMAN Bandung) dalam bidang Rekayasa dan Teknologi Manufaktur di Indonesia. STEMAN 2014 memilih tema Teknologi Manufaktur Sebagai Produk Industri Nasional. Tujuan utama dari seminar ini adalah: 1. Meningkatkan kontribusi akademisi dan profesional dalam pengembangan rekayasa dan teknologi manufaktur. 2. Sebagai media diskusi dan pertukaran informasi dalam kegiatan penelitian dan pengembangan di bidang rekayasa dan teknologi manufaktur. 3. Membangun komunikasi dan jaringan antara perguruan tinggi, industri, lembaga penelitian dan pihak lainnya yang terkait. Topik-topik yang dibahas di dalam seminar dan prosiding ini 1. Rekayasa dan Teknologi Manufaktur untuk Pertanian, Otomotif, Elektronika, Lingkungan, Mitigasi Bencana, Terbarukan, Industri Kecil, dll. 2. Perancangan dan Pengembangan Produk Manufaktur 3. Teknologi Material & Metalurgi 4. Proses dan Teknologi Manufaktur 5. Mesin dan Peralatan Industri Manufaktur 6. Sistem Manufaktur 7. Sistem Kendali dan Mekatronika Industri Manufaktur 8. Sosio-Manufaktur 9. Topik-topik lainnya yang terkait dengan rekayasa dan
rnehputi: Pertambangan, Energi Alternatif
dan
teknologi manufaktur
Seminar ini merupakan sarana diskusi ilmiah, komunikasi dan pertukaran informasi bagi para akademisi, peneliti, praktisi industri, pemerintah dan stakeholder lainnya dalam pengembangan rekayasa dan teknologi manufaktur. Panitia STEMAN 2014 menerima Extended Abstract sebanyak 75 hasil penelitian dari mahasiswa dan dosen Politeknik Manufaktur Negeri Bandung, Universitas Gajah Mada, Universitas Jenderal Achmad Yani, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, Universitas Syiah Kuala Aceh, Universitas Trunojoyo Madura, Politeknik Merlimau dan Kolej Komuniti Jasin, Malaysia, dan UPT. Balai Pengolahan Mineral Lampung-LiPI. Setelah melalui seleksi dan evaluasi oleh tim reviewer dan dewan editor, panitia memutuskan sebanyak 70 makalah dapat diterima untuk dipresentasikan dalam STEMAN2014. Hasil dari seminar nasional ini diharapkan dapat memberikan kontribusi pemikiran untuk mendukung terbentuknya industri manufaktur nasional yang unggul dan meningkatnya daya saing bangsa.
ISBN 978-979- I7047-5-5
STEMAN 2014
SUSUNAN PANITIA STEMAN 2014 Komite Program Ketua Anggota
:
Tim Pengarah
:
Direktur POLMAN Para Wadir POLMAN :
Prof. Dr. Ir. Isa Setiasyah Toha, M.Sc. (Direktur POLMAN Bandung) Prof. Dr. Ir. Yatna Yuwana M. (Dekan FTMD - ITB) Prof. Dr. Ir. Tresna Priyana Soemardi, SE., M.S. (Universitas Indonesia) Dr. Zainal Arief, S.T., M.T. (Direktur PENS Surabaya) Tim Penelaah
:
Prof. Dr. Ir. Isa Setiasyah Toha, M.Sc. (pOLMAN Bandung/ITB) Prof. Dr. Ir. Yatna Yuwana M. (FTMD ITB) Engr. Dr. Md Saidin Wahab (UTHM - Malaysia) Ir. Dadet Pramadihanto, M.Eng., Ph.D. (PENS - Surabaya) Dr. Ismet P. Ilyas, BSMET, M.Eng.Sc. (pOLMAN Bandung) Dr. Carolus Bintoro, MT. (Politeknik Negeri Bandung) Dr. Ing. Yuliadi Erdani, M.Sc. (pOLMAN Bandung) Dr. Beny Bandanadjaya, ST., MT. (pOLMAN Bandung) Dr. Noval Lilansa, MT. (pOLMAN Bandung) Dr. Amang Sudarsono (PENS - Surabaya) Dr. Ali Ridho (PENS - Surabaya) Dr. Dipl. Ing. Ahmad Taqwa, MT. (POLSRI-Palembang) Pelaksana: Ketua Anggota
Emma Dwi Ariyani, S.Psi., M.Si. Adies Rahman Hakim, ST., MT. Agus Surjana Saefudin, ST., MT. Dewi Idamayanti, ST., MT. Nuryanti, S.T, M.Sc. Reza Yadi Hidayat, ST.', MT. Roni Kusnowo, ST., MT. Supriyadi Sadikin, S.IP., M.Si. Siti Aminah, ST., MT. Wiwik Purwadi, ST., MT. Yoyok Setiyo Pamuji, ST. Kiki Sri Nur Endah, ST. Ratih Suhartini, S.Pd. Yati Yulia, S.AP Elis Siti Munawaroh, S.AP Idan Sukmara Pramudiya Tri Hartadi Engkos Koswara
Alamat Sekretariat : Politeknik Manufaktur Negeri Bandung Sdri. Ratih Suhartini Jl. Kanayakan No. 21 Dago Bandung - 40135 Tel. 022 - 2500241 ; Fax. 022 - 250 2649 Email: steman@polman·bandung.ac.id Homepage: steman.polman-bandung.ac. id
11
ISBN 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
DAFTAR ISI Kata Pengantar Susunan Panitia Daftar Isi.
ii . .. . . .. . . . .
.
. . .. . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . . .. .. . . . .. .
iv
Keynote Speaker Universitas Indonesia Prof. Dr. Ir. Tresna Priyana Soemardi, SE., M.S. Dirjen Kerjasama Industri Internasional Ir. Agus Tjahajana, SE., M.Sc.
Kementerian
Perindustrian
Chief Operation Officer PT Astra Otoparts-Winteq Direktur - PT Federal Izumi Mfg. Reiza Treistanto Abstrak Makalah Peserta BIDANG KAJIAN : REKAYASA DAN TEKNOLOGI MANUFAKTUR PERTAMBANGAN, OTOMOTIF, ELEKTRONIKA, DLL
UNTUK PERTANIAN,
Aplikasi Metode Perancangan Pahl-Beitz pada Perancangan Lini Produksi Iman Apriana . .. . . . . . . . . . . . . . . . Design for Sustainability (DFS) and Design for Environment Automotive industry SKH Muhammad Bin SKH Abd Rahim.
.. .
.
2
(DfE) Practices in
8
Pembuatan dan Pengujian Model Pahat Insert dari Baja 34CrNiMo6 Melalui Proses Pack Carburizing Umen Rumendi 15 I • • • • •
Pengaruh Temperatur dan Dwell Time Degassing terhadap Porositas Gas pada Aluminium JIS AC4C dengan Metode Gravity Casting Balqis Mentari Efendi.
21
The Optimization Of Power Conversion From Wind Energy Norhana Binti Safee.
27
Modifikasi Vessel Nissan CWB45-ALDN45 untuk Peningkatan Kapasitas Angkut Unit Truck Herman Budi Harja. 32
IV
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
Kajian Pengaruh Jenis Pasir, Temperatur Tuang, dan Jumlah Deoksidasi Alumunium terhadap Porositas Gas dalam Proses Gravity Sand Casting pada Nozzle Cup Material
13 Ade Rachman.
38
Pengembangan Sistem Pengetuiali Suhu pada Heater Reaktor Auger untuk Proses Pirolisis Cepat Cangkang Sawit Izarul Machdar
48
Perencanaan strategis persediaan peralatan kebencanaan berdasarkan siklus kebencanaan Muhammad Dirhamsyah.....
54
Perancangan Ulang Tool Holder Untuk Alur Dovetail Pada Ragum Polman 125 Menggunakan Metode DFMA Somantri......................................................................................
57
Perbaikan Rancang-Bangun Kopling-Dog Pengendali Roda Traktor-Tangan Bandung Haris Sayoko, Isa Setiasyah Toha
63
Polman :......
Perancangan Coren-Baja Menggunakan Bantuan Perangkat Lunak Simulasi Coran Solidcast 8.2.5 Studi Kasus pada Produk Link Track Beny Bandanadjaja
BIDANG KAJIAN : PERANCANGAN
DAN PENGEMBANGAN
71
PRODUK MANUFAKTUR
Implementasi Surfaces 3D Scanner Menggunakan Metode Triangulation untuk Reverse Engineering Obyek Sederhana Bolo Dwiartomo.
dan Tesselation
78
Analisis Simulasi Reinforced Thermoplastic Pipe Dengan Metoda Elemen Hingga Melalui Pendekatan Pipa Multilayer Menggunakan Perangkat Lunak Rekayasa Asep Indra Komara.. . . .. . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . .. . . . .. 86
Optimasi Bentuk Pisau Penghancur Limbah Tempurung Kelapa Berbentuk Piringan Bertakik untuk Mendapatkan Berat Optimum Aji Gumilar . . . .. .. .
92
Perancangan dan Pembuatan Prototipe Mesin Pengolah Air Bersih Sistem Mobile untuk Keadaan Darurat Air Yuliar Yasin Erlangga................................ .. 98
v
ISBN 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
Perancangan Konstruksi Portable Bridge dan Alat Bantunya untuk Mobil Perkebunan (Wintor) dengan Mekanisme Lipat Adies Rahman Hakim '......... 105
BIDANG KAJIAN : TEKNOLOGI MATERIAL METALURGI Perbaikan Ketangguhan Meterial Baja Cor Paduan NI-CR-MO Melalui Proses Tempering Ganda Beny Bandanadjaja. 112 Simulasi Proses Perlakuan Panas Permukaan untuk Mendapatkan Waktu Pemanasan yang Sesuai Oyok Yudianto " . . . . . . .. . . . . . . .. . .. . . .. 116
Pengaruh Laju Pendinginan dan Bahan Paduan terhadap Pembentukan Ketahanan Aus Besi Cor EN-JN2019 Kus Hanaldi.
Karbida M)C dan 121
Kajian Faktor-Faktor yang Memberi Kesan Proses EDM terhadap AISI H13 Mohamad Shahril Bin Ibrahim.......................
126
A Study On Types Pineapple Leaf Fibers (PALF) Reinforced Polylactide Nurul Hayati Binti Jamil...........
131
(PLA)
Analisis Struktur Mikro dan Kekerasan Permukaan Baja ST 37 Carburized melalui Proses Dekarburasi Oleh Air Muhammad Hilmi Wahhab..................................................... 137 Riserless Casttng of FCD 500 in Green Sand Mold Wiwik Purwadi...............................................................................
145
Analisis Kakisan Air pada Logam dalam Sistem Aliran Dandang uoor Azlan Bin Ngasman
152
Kajian Prestasi Mata Alat Karbida Bersalut Semasa Melarik Keluli AISI H13 Menggunakan Bendalir Pemotong . Azlan Shah Bin Kamaruddin 158
Analisa Uji Keausan Material ST 37 Hasil Carburizing dan Hardening dengan Menggunakan Mesin Uji Keausan Horizontal Tri Sugeri Gumilar Permana..
163
Analisa Perbandingan Kekerasan, Distribusi Kekerasan dan Struktur Mikro Material ST 37 pada Proses Karburasi dengan Metoda Single Quenching dan Direct Quenching Gerri Rinaldi................................................................................. 169 VI
ISBN 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
Kajian Pengaruh Aditif terhadap Pembentukan Nano Deposite Nikel pada Elektroplating Baja Karbon Rendah . Dewi Idamayanti 177
Optimalisasi Desain dan Simulasi pada Coran Blade Turgo- Turbine Roni Kusnowo.................................................. ... . . .. . .. . . .. ... . . . ... . . .....
182
BIDANG KAJIAN : PROSESDAN TEKNOLOGI MANUF AKTUR Optimalisasi Proses Pemesinan CNC Milling 3 Axis dengan Menggunakan Metode Taguchi Benny Hadd/i lrawan........................................................................ 189
Pengaplikasian CAIP (Computer Aided Inspection Planning) pada Operasi OMM (On Machine Measurement) dengan Alat Ukur Probe: Sistem Global CAIP Yogi Muldani Hendrawan.. 195
Pengaplikasian CAIP (Computer Aided Inspection Planning) pad a Operasi OMM (On Machine Measurement) dengan Alat Ukur Probe: Rekonstruksi Feature dengan Metode Perbandingan Antara Permukaan Yogi Muldani Hendrawan.. 202
Pengaruh Minyak Kelapa sebagai Dielektrik Alternatif pada Benda Kerja AISI P21 Tjun Mahsunadi..
terhadap Kinerja Edm Diesinking 208
3 Axis CNC Milling Tool Path Strategv for Machining Spherical Surface Uyana Bintt Norizan........................................................................
216
Pengukuran kesesuaian produk terhadap spesifikasi untuk diameter pada bidang datar yang berbeda dan tidak sejajar Nandang Rusmana...
222
dan posisi lubang
Analisis Pengaruh Variasi Temperatur Media Quenching Pada Proses Hardening Terhadap Kekerasan Permukaan dan Tingkat Distorsi Baja AISI 1045 Fikry Fauzi Rachman........................................................................
227
The Study Of Mechanical Properties of Laminated Bamboo (Bmb) Strip/ Epoxy Composites Muhammad Hafiz Bin Kamarudin
234
..
VII
ISBN 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
BIDANG KAJIAN : SISTEM MANUFAKTUR Metoda Overall Equipment Effectiveness Sebagai Ukuran Kinerja Strategis dalam Mengelola Fasilitas Pusat Unggulan Teknologi dan Inovasi Iwan Harianton. . . . . . .. . . . . . . . . .. . .. . .
239
Quality Issue As a Part Of PBE (Production Based Education) System in POLMAN Gamawan Ananto
244
Analisa Kuantitatif dengan Metoda BPR Membuka Kebuntuan Usaha Mengembalikan POLMANPada Performa Unggulnya Haris Sayoko 250 Optimasi Waktu Mesin Pouching Gel Menggunakan Perangkat Lunak Simulasi Promodel Ruminto Subekti 262 Analisa Alternatif Periode Penjadwalan Perawatan Mesin dengan Metode Probabilitas Kerusakan pada Mesin Bubut Schaublin 102N-VM dan Mesin Frais Aciera F3 di POLMAN Bandung Abidin Husein . 268 Rancang Bangun Welding Fixture untuk Modifikasi Tubular Propeller Shaft Otomotif Oedy Arietijanto . 274
BIDANG KAJIAN : SISTEM KENDAll Monitoring Temperatur Kontinue Nuryanti
DAN MEKATRONIKA
INDUSTRI MANUFAKTUR
dan Kendali Level Air pada Sistem Pembangkit Uap Superheat 281
Rancang Bangun Piranti Akuisisi Data Mesin Uji Tarik Polimer Berbasis Mikrokontroller ATMEGA 16 Adhitya Sumardi Sunarya . .. 288 Optimasi Zero Voltage Switching dan Buck Converter sebagai Pemanas Induksi untuk Pemasangan Bearing Ismail Rochim................................................................................ 294 Implementasi Teknologi GSM-SMSuntuk Kendali Mesin CNC dari Jarak Jauh Yuliadi Erdani
299
Rancang Bangun Stasi un Pemantau Cuaca Otomatis dengan Parameter Suhu, Kelembaban dan Kecepatan Angin Yuliadi Erdani
307
Pengendalian Kecepatan Motor DC dengan Logika Fuzi untuk Program Grafcet- PLC Ridwan 314
VIJI
ISBN 978-979-17047-5-5
STEM AN 2014
RANCANG BANGUN PIRANTI AKUISISI DATA ME SIN UJI TARIK POLIMER BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA16 Adhitya Sumardi Sunarya, Oyok Yudiyanto, Muhamad Maulana Politeknik Manufaktur Negeri Bandung JI. Kanayakan No. 21 Dago, Bandung Phone/Fax: 022. 250 0241 / 250 2649 adh ilyatti;polman-bandun g.ac. ill
Abstrak Pesatnya industri polimer di Indonesia dipicu dengan banyaknya permintaan polimer untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan luar negeri. Sehingga standar produk yang dihasilkan oleh industri polimer di Indonesia harus memenuhi standar mutu yang telah ditentukan. Untuk memenuhi standar mutu tersebut, uji tarik merupakan salah satu pengujian yang harus dilakukan guna mendapatkan informasi parameter fisis berupa elongasi dan maksimum stress dari suatu material dengan dernikian permintaan mesin uj i tarik akan mengalami peningkatan. Sayangnya mesin uj i tarik ini masih didominasi produk impor sehingga harapannya melalui penelitian ini dapat dihasilkan mesin uji tarik polimer untuk mengurangi subsidi impor. Fokus pada penelitian ini adalah pada aspek rancang bangun piranti akuisisi data mesin uji tarik polimer berbasiskan mikrokontroller ATMega 16. Piranti ini terdiri dari motor induksi 3 fasa yang dihubungkan secara mekanis dengan bal/screw sebagai media penggerak pada pencekam spesimen polimer. Sensor loadcel/ sebagai peagukur be saran gaya tarik pada spesimen, dan rotary encoder yang digunakan untuk mengukur perubahan ukuran panjang spesimen. Akuisisi data kedua besaran tersebut dilakukan oleh mikrokontroler A TMega 16 kemudian datanya dikirimkan melalui komunikasi serial ke PC/komputer. Selanjutnya data tersebut divisualisasikan dalam bentuk grafik menggunakan visual basic. Hasil pengujian terhadap 4 sample nylon dengan menggunakan piranti akuisisi data mesin uji tarik berbasis mikrokontroller AT Mega 16 ini sudah menghasilkan data yang cukup baik jika dibandingkan dengan hasil pengujian di Lab. Uji Polimer Pusat Penelitian Fisika - LIPI Bandung. Dimana ratarata maksimum stress yang dihasilkan sekitar 24,80 MPa (LIPl : 24,97 MPa) dengan rata-rata elongasi 32,25 mm (LIPl : 26,38 mm). Perbedaan nilai elongasi rata-rata yang cukup besar ini dikarenakan aspek pencekaman pada mesin uji tarik dari penelitian ini masih perlu diperbaiki dengan meningkatkan gaya cekam antara pencekam dengan sample polimer.
Kata kunci: Uji Tarik, Polimer, Maksimum Stress, Elongasi, ATMega 16
polimer lokal yang dapat mengurangi impor.
1. Pendahuluan Meningkatnya permintaan polimer baik dari dalam negeri dan luar negeri sebagai bahan pendukung produk manufaktur, mengharuskan produsen polimer di Indonesia memenuhi standar mutu yang telah ditentukan. Guna memenuhi standar mutu terse but harus dilakukan serangkaian uji material agar material polimer yang dihasilkan dapat memenuhi standar yang sudah ditentukan. Salah satu pengujian yang dilakukan adalah uji tarik untuk mendapatkan informasi parameter fisis berupa elongasi (elongation) dan kekuatan (stress)[l]. Parameter fisis tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan mesin uji tarik. Mesin uji tarik yang selama ini dipergunakan masih didominasi produk impor sehingga pada penelitian ini harapannya dapat menghasilkan mesin uji tarik
subsidi
Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan piranti akuisi data mesin uji polimer yang dapat mengurangi subsidi impor sehingga mengurangi ketergantungan terhadap produk dari luar. Harapan besar dari penelitian pada jangka panjang adalah menghasilkan mesin uji tarik polimer buatan Indonesia dengan kualitas yang tidak kalah bagusnya dengan kualitas mesin uji tarik polimer dari luar Indonesia. Selain daripada itu produk mesin uji tarik polimer ini dapat dimanfaatkan oleh industri lokal guna meningkatkan kualitas polimer sebagai peningkatan daya saing produk lokal. Selain dari itu dapat dimanfaatkan sebagai media pembelajaran
288
, I.
f
I
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
mahasiswa khususnya di lingkungan POLMAN Negeri Bandung.
2. Metode Penelitian
Stress:
2.1. Kajian Teori
0-
Mesin uji tarik diperuntukkan untuk mengetahui infonnasi parameter fisis berupa elongasi (elongation) dan kekuatan (stress) [I] sehingga mesin uji tarik harus memiliki cengkeraman (grip) yang kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff). Apabila suatu material ditarik hingga material itu putus maka akan diperoleh profil sebagai berikut [2]
F (1)
A
dimana: o = stress (MPa) F = gaya tarikan (kgf) A = luas penampang (mm') Strain:
L\L
E=
(2)
L
dimana: e = strain ~L = Pertambahan panjang, (mm) L = Panjang awal (mm) Hubungan stress dan strain dalam persamaan berikut :
dapat dituliskan
E :. ~
(3)
E
Pertarrbahan Panjang
dimana : E = Modulus Young / Modulus elastis (MPa) c = stress (MPa) e = strain
spesuneu Gava tank
4-- ~
--.
Gaya tarik
J
2.2 Konsep Perancangan Akuisi Data
C====CI
Secara umum mesin uji tarik terdiri dari beberapa bagian pokok antara lain: kolom, landasan, pencekam, mekanisme penggerak dan sistem akuisisi data [1]. Berikut adalah skema dari rancangan mesin uji tarik
defonnasi lokal
J ~
.c .•....
putus (rupture break) Garnbar
1. Profil kurva dan spesirnen saat dilakukan uji tarik 121
Setiap bahan, pada tahap awal dilakukan uji tarik, hubungan antara beban atau gaya tarik yang diberikan berbanding lurus terhadap perubahan panjang bahan tersebut [2]. Kondisi tersebut berada di dalam suatu daerah yang disebut dengan daerah linier atau linear zone [2]. Pada daerah ini kurva pertambahan panjang terhadap beban atau gaya tarik mengikuti aturan Hukum Hooke yaitu rasio tegangan (stress) dan regangan (strain) adalah konstan [2]. Dimana stress didefinisikan beban atau gaya tarik dibagi luas penampang bahan dan strain adalah pertambahan panjang dibagi panjang awal bahan [2] atau secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
~-'.-. ---*--
Sedangkan untuk rancangan data adalah sebagai berikut :
289
sistem
akuisi
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
Spesiflkas!
Atmeea 16 512 Bytes '512 Bytes 16 Kbytes
EEPROM Memori data SRAM Memori Program (Flash-ROM) Bahasa Pemrograman Jumlah PIN Jumlah PORT 110 ADC Gambar 3. Rancangan
.
.
sistem akuisisi data
Assembler, AVR, BASCOM, Code Vision dll. 40 32 I/O lines 8-channel, 10-bit Accuracy
.
Tabel 1. Speslflkasl teknis mikrokontroller ATMEGA16
Mesin uji tarik pada penelitian ini menggunakan motor induksi 3 fasa yang dihubungkan secara mekanis dengan ballscrew sebagai media pen~gerak pada pencekam benda spesimen uji (pohmer). Sensor load cell sebagai pengukur besaran gaya tarik pada material. Kemudian untuk mengukur perubahan ukuran panjang spesimen polimer digunakan rotary encoder. Kedua besaran tersebut diolah oleh mikrokontroler ATMEGA 16 untuk dapat disampaikan melalui komunikasi serial ke PC/komputer. Dengan perangkat lunak visual basic kemudian data-data tersebut divisualisasikan menjadi suatu grafik.
2.2.2 Rangkaian Pengkondisi Sinyal Output dari load cell memiliki keluaran tegangan yang relatif kecil (dalam satuan mV). Loadcell yang digunakan mempunyai gaya tarik maksimum 1000 kg dan karakteristik tegangan output sebesar 2mVN. Artinya jika menggunakan input 12 volt, output maksimal dari loadcell yaitu 2mV x 12 V = 24 mY. Oleh karena itu tegangan harus diperbesar serta diskalakan agar dapat diubah ke sinyal digital sesuai dengan tegangan referensi pada ADC. Gambar 5 adalah rangkaian pengkondisi sinyal menggunakan IC LF 351.
2.2.1 Minimum Sistem Mikrokontroller ,:X CI
t;.
IT
PlI
t
(INf}.'AlNO:, pB) ,~:O::(\'AlNtj rB;) • (~:. pB4 (•••OSI:. PBI:. .:"'150;' pBb I'S>:K:, PBt
~ VCC GNO
XlAL2 XlAll (RXDII'OO
"lXD) l'tll llNTOI 1'tl2 IINTI)
A);)
(OCtlJl 1'04 (OCtA)
A)~
,:ICPt, H)6
Gambar 4. Pin Mikrokontroller
i}-
PAD fADCO,1
PAl IAI)CI)
',)
plV P~
',AlK:7,1
.:),
IAlK')) PM I,ADC")
'J-'
PM PM
',AI)c-!:.,
0
"
'l"'.'~
c-
";/I\'~
-",
C.;::1
rAl)C6,
,~
PAl (ADC1,
-:)--
.:)'"
.-(.-:¥-"'1--
f
'J-
AREF Gilt) Avec
,
"H,'."
I,
, -! ~
."~.,.,,
"".":.
I
\''':...
pcr "OSC;1'o PC€> "lOSC I:, PC-!:. '
Gambar
,
5. Rangkaian
pengkondisi
sinyal
PC •• PC,)
Dari perhitungan yang telah dilakukan, diketahui bahwa besar atau kecil nya penguatan dapat diperoleh dengan merubah RG (Resistor Gain). Penguat instrumentasi dibangun oleh tiga buah op-arnp. Op-amp 1 dan 2 (VI dan V2) dikonfigurasi sebagai penguat selisih tegangan, sedangkan op-amp ketiga dikonfigurasi sebagai penguat non-inverting[3]. Penguat instrumentasi didesain dan harus memenuhi tegangan offset minimum, penguatan stab il, ketaklinieran rendah, input impedansi sangat tinggi, output impedansi sangat rendah, serta
PC2 PCI I~OAl PCO 1S.:1'o P01
,oci,
ATMega 16
Mikrokontroller yang digunakan adalah menggunakan ATMega 16 dengan spesifikasi teknis sebagi berikut :
290
ISBN 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
rasio penolakan modus bersama (common mode rejection ratio, CMMR) sangat tinggi[4]. Tegangan keluaran yang dihasilkan dari rangkaian Gambar 5 adalah bergantung pada nilai-nilai resistor dan selisih tegangan masukan yang diterapkan pada differential voltage, VI dan V2, menurut persamaan[5].
VO•• (V1
-
sedangkan dirumuskan
A
=
V2)
(1 +
(R1R+;Z))
(4) (gain,A)
penguatannya
besar sebagai:
(1 + (Rl;~~2)) (5)
Dari kedua percobaan yang telah dilakukan diperoleh nilai R2 = 0.99. Nilai tersebut menyatakan bahwa tegangan keluaran pad a load cell beranding lurus dengan penambahan beban uji.
3.2. Pengujian Encoder Pada penelitian ini pengkonversi gerak rotasi dari motor menjadi gerak translasi menggunakan balfscrew. Bal/screw yang digunakan memiliki karakteristik 20 mm per putaran. Encoder difungsikan ntuk mengetahui besar perubahan jarak pada mesin uji tarik. Encoder yang digunakan mempunyai karakteristik 100 pulsa per putaran,
Adapun besar penguatan yang dipergunakan adalah sekitar 2000 kali hal ini ditujukan agar ketelitian dari pembacaan loadcell ini bisa mencapai 0,1.
3. Hasil dan Pembahasan 3.1. Pengujian Gaya pada Load Cell Pengukuran beban uji dilakukan untuk mengambil data berat dari spesimen yang diujikan pada sensor loadcelf untuk mengetahui karakteristik keluaran dari load cell yang akan digunakan pada mesin. Besaran berat akan dapat diukur secara elektris setelah adanya perubahan besaran oleh sensor. Besaran berat akan berubah menjadi resistansi yang akan berbanding lurus dengan perubahan tegangan pada keluaran load cell. Pengukuran dilakukan dengan cara memberikan beban bervariasi pada loadcefl, lalu dilakukan pengukuran pada terminal rangkaian penguat load cell. Berikut grafik tegangan pada keluaran load cell terhadap penambahan be ban uji
Gambar 7. Rotary encoder Bal/screw dan encoder yang digunakan, keduanya memiliki kepresisian yang sangat baik. Encoder ditempatkan pada poros ballscrew, sehingga dapat dihitung untuk I putaran bal/screw menghasilkan 100 pulsa. Dengan demikian setiap 20 mm = 100 pulsa dan selanjutnya dapat dihitung untuk l mm = 5 pulsa. 3.3. Pengujian
.,'
L 1.
Pengujian spesimen bertujuan untuk mengetahui karakteristik spesimen, juga untuk mengetahui kinerja dari keseluruhan sistem mesin. Langkah pertama dalam pengujian ini adalah mengukur tebal dan lebar spesimen. Spesifikasi spesimen yang diuji coba adalah nylon dengan lebar spesimen rata-rata 13 mm dan tebal 3.5 mm. Kemudian spesimen ditempatkan pada pencekam mesin, setelah itu proses pengujian dimulai. Selama material diuji tarik, mikrokontroler menerima besaran perubahan gaya dan jarak serta mengirimkannya ke laptop dengan menggunakan komunikasi RS232 yang
i; ... _
..
P'rwbunbebanSO· 2SO"
...... .. .-,'', ..~
.
1
1·..·
.~.~,
Spesimen pada Mesin Uji
Tarik
?
--
-~-
.'
-
.w • "_MH;",,,,-. .•••.•' .••r::' ••' ••••. ,.
Gambar 6. Grafik pengujian pada load cell
291
ISBN 978-979-17047-5-5
STEMAN 2014
kemudian datanya ditampilkan dalam bentuk grafik pada software visual basic.
3.4. Penguji Pembanding
Gambar 8. Proses pengujianspesimen pada mesin uji tarik
Penguji pembanding dilakukan di Lab. Uji Polimer Pusat Penelitian Fisika - LIPI Bandung. Penguji pembanding ini dilakukan guna mengetahui besar kesalahan (error) yang terjadi antara mesin uji tarik polimer yang dibuat dengan mesin uji tarik yang sudah tersertifikasi. Jumlah spesimen yang diuji di Lab. Uji Polimer Pusat Penelitian Fisika LIPI Bandung sebanyak lima buah dengan spesifikasi polimer sama dengan spesifikasi polimer yang diuji dengan menggunakan mesin uji tarik hasil dari penelitian ini. Standar spesimen didesuaikan dengan ASTM 0638. Adapun hasil pengujiannya adalah sebagai berikut :
i
I
i
I
Ii
Gambar 10. Proses pengujianspesimen pada mesin uji tarik di Lab. Polimer - LIP]
Gambar 9. Grafik pengujian pada salah satu spesimen Hasil pengujian dari mesin uji tarik masih menggunakan satuan (kg), sedangkan satuan yang umum dipakai adalah dengan menggunakan satuan MPa (Nzmm'). Berikut ilustrtasi Untuk menghitung tegangan maksimum (maximum point stress) pada salah satu spesimen :
II
I
••....
,,II.• I
F A o
114 kg x 9,8 mls2 = 1127 kg.m/a' = 13,lmm x 3,56mm = 46,636 mm' = 1127 N I 46,6365mm2 = 24,17N/mm2 = 24,17MPa
=
"t!1JflJi&
.~\\?"ag.!
:'J~ .Ih>: lUTIre Srandard Devtaticn
rl1~h
=
Ihfrk:·,~{
\ft;y;Tt:lml
(mm)
~1rPH
1>.1
356
2~.I1
;0
13.56
0.0
2831
n.t
".0
23.97
01 ,1
~.76
:,3
2UO 28.31
HOO
21.76
)0.00
BJ IJ.J..I 13.:-
:,~
J 5~ 300 3-10
[:()iJ:r
,.
-:
••
1110 S:".n~L
Gambar 11. Grafik pengujian pada salah satu spesimen di Lab. Polimer - LIP]
(fN1I)
(\f:,~)
•
1127 N
Rrt'.nkl,r.fm r:::())1snr,n1l
scnixe
(mll)
l1.25
13.10 O.~cj
020
5.~~
4.00
U.I~
o 1U
.!.·ti
II:
(:tm)
rh::-r.r:g; inn)
:.Ix:/ItlIltJ
stress
pom:
l;'\:pa)
.5'el~ ;101.11
nor~ano'? (am)
U.2SJ lUll
:.185
~~9;';
"7 9~)
:.-jl
"~ jO~
s: z»
B.H2
~.>'lS
-'4 K;~
IJJH
~.:'ill
A /3,
l". u IY 2):
'~ ~7
'~;~ Ii "
n'l
I ~'
'f.n \.(i"
nn
1 <s
n 0&
1 19
" 9' '~ ',6
Rane» S'crndard
O.2~
039
157
\6.00
01,
or
068
6 S~
·\·~rl)O'p'
[)qria."!on
Tabel 2. Hasil pengujian spesimen dengan mengunakan mesin uji tarik (1 spesimen tidak dimasukkan karena ukuran tidak standar)
mdr!l
19 '~
Tabel 3. Hasil pengujian spesimen dengan mengunakan mesin uji tarik di Lab. Polimer -
292
STEMAN 2014
ISBN 978-979-17047-5-5
L1PI (1 spesimen tidak dimasukkan karena ukuran tidak standar)
yang dihasilkan mesin uji tarik pada penelitian lebih baik daripada mesin uj i tarik LIPI. Standar deviasi pada parameter elongation yang besar pada mesin uji tarik LIP} dimungkinkan sensor jarak pada mesin tersebut sudah lama tidak dikalibrasi sehingga memberikan kontribusi kesalahan dalam pengukuran. Nilai tersebut berbeda dengan standar deviasi yang dihasilkan dari mesin uji tarik hasil percobaan, dimana hasilnya relatifkecil hal ini dikarenakan encoder yang digunakan pada mesin uji tarik hasil percobaan relatif baru sehingga besarnya kesalahan pembacaan dapat diminimalisir.
3.5 Pembahasan Berdasarkan data yang dihasilkan dari mesin uji tarik hasil penelitian dan hasil uji tarik yang dilakukan Lab. Uji Polimer Pusat Penelitian Fisika - LIP} Bandung terhadap 5 buah spesimen nylon (1 spesimen tidak dimasukkan karena ukuran tidak standar) dengan spesifikasi yang sama maka didapatkan bahwa maximum stress mesin uji tarik hasil penelitian menghasilkan rata-rata maksimum stress sekitar 24,80 MPa dengan standar deviasi 2,42. Sedangkan pada mesin uji tarik LIP! menghasilkan rata-rata maksimum stress 24,97 MPa dengan standar deviasi yang sekitar 0,6. Hal ini mengindikasikan bahwa untuk maximum stress yang dihasilkan mesin uji tarik pada penelitian ini masih besar. Adapun penyebab besarnya nilai maxsimum stress pada mesin uji tarik pada penelitian ini adalah : 1. Pencekam pada mesin uji tarik pada penelitian ini masih perlu diperbaiki terutama pada aspek gaya cekam yang dihasilkannya. Hal ini perlu dilakukan agar spesimen tetap tercekam sehingga bisa mengurangi kesalahan dalam pembacaan gaya tarik pada load cell. 2. Pada aspek elektrik khususnya pada bagian penguat (op-amp), penguatan yang diberikan sangat besar yaitu sekitar 2000 kali. Penguatan yang digunakan pada penelitian ini hanya menggunakan satu kali penguatan sehingga grafik yang dihasilkan tidak sehalus grafik yang dihasilkan dari mesin uji tarik LIPl. Selain itu, hal ini juga akan mempengaruhi pembacaan nilai dari load cell sehingga bisa memberikan kontribusi kesalahan dalam pengukuran. Untuk mengurangi kesalahan tersebut pada aspek penguat (op-amp) dilakukan perbaikan dengan melakukan penguatan bertahap. Sebagai contoh dengan penguatan 2000 kali dapat dilakukan penguatan bertahap mulai diperkuat 10 kali kemudian diperkuat kembali 10 kali dan yang terakhir diperkuat kembali 20 kali sehingga total penguatan 2000 kali.
3. KESIMPULAN Oari hasil percobaan mesin uji tarik polimer dengan menggunakan loadcell dan rotary encoder, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : l.Piranti akuisisi data .pada mesin uji tarik polimer berbasis mikrokontroller ATMEGA 16 terbukti dapat digunakan untuk mengolah data dari mesin uji tarik unfuk menghasilkan parameter uji tarik berupa gaya maksimal (maximum stress) dan perubahan jarak (elongation) dari spesimen yang diujikan. 2.Hasil uji tarik terhadap 4 spesimen nylon dengan lebar spesimen rata-rata 13 mm dan tebal 3.5 mm adalah sebagai berikut rata-rata maksimum stress 24,80 MPa dengan standar deviasi 2,42 dan rata-rata elongation sekitar 32,25 mm dengan standar deviasi 1,7
4. REFERENSI [J] Yudianto, Oyok. dkk, "Rancangan Mesin Uji Tarik Polimer dengan Instrumen Pengukuran Loadcelf',(20J3) dalam Prosiding Seminar Nasional Xll Rckayasa dan Aplikasi Tcknik Mesin di Industri, ITENAS, Bandung, 17-18 Descmbcr 2013, Jurusan tcknik Mesin, ITENAS, Bandung. [2] Sastranegara, Azhari, "Menganal Uji Tarik dan Sifat-sifat Mekanik Logam",(8 September 2009). Diakses pada tanggal 23 Juli 2014, dari http://www.inCol11clrik.com/ 1009/09/mcngcnal-uj itarik-dan-si Iat-si (at-mckanik-logam/ [3] Johnson, Curtis. (1997), .'Process Control instrumentation Technology", New Jersey: Prentice Hall [4] Terrel, David L. (1996), "Op-Amps: Design. Application. and Troubleshooting. Elsevier Science and Technology". Oxford UK. [5] Tompkins, W.J., Webster, J.G. (1988), "Interfacing Sensor To The IBM PC'·. Printice Hall. Englewood ClifTs USA.
Rata-rata elongasi yang dihasilkan dari mesin uji tarik hasil penelitian sekitar 32,25 mm dengan standar deviasi 1,71 sedangkan pada mesin uji tarik LIPI menghasilkan rata-rata 26,38 mm dengan standar deviasi 6,89. Perbedaan nilai ini mengindikasikan bahwa parameter elongation
293
