Kode/Nama Rumpun Ilmu : 455/Teknik Kendali (Atau Instrumentasi dan Kontrol)
USULAN PENELITIAN DOSEN PEMULA
PENGEMBANGAN SISTEM AKUISISI DATA UNTUK EVALUASI TINGKAT KESEHATAN MESIN DIESEL BERBASIS PADA ANALISA AKUSTIK
TIM PENGUSUL Sukma Firdaus, S.Si., M.T (Ketua) NIDN : 1130088701 Marlia Adriana, S.T., M.T (Anggota) NIDN : 1123038202
POLITEKNIK NEGERI TANAH LAUT APRIL 2014
DAFTAR ISI
Halaman Halaman Sampul .....................................................................................................................
i
Halaman Pengesahan ...............................................................................................................
ii
Daftar Isi .................................................................................................................................. iii Ringkasan ................................................................................................................................
iv
Bab 1 Pendahuluan ..................................................................................................................
1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................................................
1
1.2 Identifikasi Masalah ...................................................................................................
2
1.3 Batasan Masalah .........................................................................................................
3
1.4 Rumusan Masalah ......................................................................................................
3
1.5 Tujuan Penelitian .......................................................................................................
3
1.6 Luaran Penelitian .......................................................................................................
4
Bab 2 Tinjauan Pustaka ...........................................................................................................
5
2.1 Motor Bakar Diesel ....................................................................................................
5
2.2 Fenomena Akustik Mesin ..........................................................................................
7
2.3 Pemrosesan Sinyal Akustik ........................................................................................
9
Bab 3 Metode Penelitian ......................................................................................................... 11 3.1 Tahapan Penelitian ..................................................................................................... 11 3.2 Lokasi Penelitian ........................................................................................................ 12 3.3 Parameter Pengamatan ............................................................................................... 13 3.4 Model / Objek Penelitian ........................................................................................... 13 3.5 Rancangan Penelitian ................................................................................................. 13 3.6 Teknik Pengumpulan dan Analisis Data .................................................................... 14 Bab 4 Biaya dan Jadwal Penelitian ......................................................................................... 15 4.1 Anggaran Biaya .......................................................................................................... 15 4.2 Jadwal Penelitian ........................................................................................................ 15 Daftar Pustaka ......................................................................................................................... 16 Lampiran – lampiran ............................................................................................................... 17
RINGKASAN
Meningkatnya jumlah pengunaan mesin diesel, maka dukungan akan jasa perawatan dan perbaikannya juga dipastikan mengalami peningkatan. Perawatan dan perbaikan sangat erat hubungannya terhadap kinerja proses pembakaran yang terjadi. Proses pembakaran memiliki implikasi terhadap timbulnya efek vibrasi. Efek vibrasi ini yang menimbulkan fenomena akustik saat mesin sedang bekerja. Fenomena akustik merepresentasikan indikasi-indikasi kejadian pada kondisi mesin. Dengan bantuan analisis akustik, maka efek akustik tersebut dapat diidentifikasi, guna memperoleh informasi kondisi saat mesin sedang bekerja. Dalam penelitian ini, akan dikembangkan konfigurasi akusisi data fenomena akustik yang mampu menangkap efek akustik pada saat akan terjadinya kerusakan mesin diesel. Konfigurasi tersebut dimulai dengan desain sensor akustik yang diletakkan dan disusun berdasarkan pada lokasi-lokasi kritis mesin yang berpotensi mengalami kerusakan. Penelitian ini ditujukan guna dapat menjadi sebuah perangkat preventive maintenance mesin diesel. Sehingga pada penelitian ini juga dikembangkan metode analisis sinyal akustik yang menghasilkan parameter-parameter penting dari sebuah fenomena akustik kerja mesin. Analisis yang dikembangkan, berupa analisis pada domain frekuensi, dengan menggunakan transformasi fourier. Luaran penelitian ini dapat berlanjut pada penelitian lanjutan dengan topik seperti ekstraksi fenomena akustik menjadi sebuah ciri untuk identifikasi cerdas terhadap tingkat kesehatan mesin, pengembanan algoritma identifikasi kerusakan mesin, dan pengembangan perangkat dalam evaluasi berbasis akustik untuk topik permesinan secara lebih luas.
Kata kunci : kerusakan mesin diesel, akusisi data, dan analisa akustik
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Alat transportasi dengan memanfaatkan mesin diesel sebagai pengerak saat ini sedang mengalami peningkatan, baik dalam hal kuantitas kendaraan ataupun kompleksitas mesinnya. Peningkatan juga terjadi pada bidang industri, dimana mesin diesel seringkali digunakan sebagai penggerak untuk produksi. Meningkatnya kuantitas sangat terasa sekali untuk daerah pertambangan dan industri seperti yang terjadi di Kab. Tanah Laut. Kab. Tanah Laut merupakan daerah yang memiliki bahan tambang yang melimpah, dan terdapat beberapa industri yang berdiri, seperti pabrik bijih besi dan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Asam-asam. Dengan meningkatnya jumlah pengunaan mesin diesel, maka dukungan akan jasa perawatan dan perbaikan terhadap mesin diesel juga dipastikan mengalami peningkatan.
Perawatan dan perbaikan dari sebuah mesin sangat erat hubungannya terhadap kinerja proses pembakaran yang terjadi. Proses pembakaran memiliki implikasi terhadap timbulnya efek vibrasi. Efek vibrasi ini yang menimbulkan fenomena akustik pada mesin saat bekerja. Fenomena akustik seringkali merepresentasikan indikasi-indikasi kejadian pada kondisi mesin. Ketika proses pembakaran yang terjadi kurang sempurna atau terdapat beberapa komponen mesin yang mengalami kerusakan, maka kinerja mesin akan mengalami penurunan, dan bahkan dapat mengakibatkan kerusakan. Dengan bantuan analisis akustik, maka efek akustik tersebut dapat diidentifikasi, guna memperoleh informasi kejadian ketika mesin sedang bekerja. Untuk dapat melakukan analisis akustik dengan baik dan benar serta tepat, maka diperlukan sistem instrumentasi yang dapat mengakuisisi data dari efek akustik yang dihasilkan oleh mesin.
Untuk mengakuisisi data efek akustik, maka diperlukan sensor yang dapat menangkap fenomena akustik yang selanjutnya disimpan kedalam bentuk data digital untuk dianalisis. Fenomena akustik yang muncul disebuah mesin terdapat diseluruh bagian dari mesin. Sehingga diperlukan beberapa sensor atau serangkaian sensor akustik yang mengelilingi mesin. Hal ini ditujukan guna mendapatkan efek akustik dari seluruh bagian mesin saat proses kerja. Pada sistem akuisisi data diperlukan juga data logger yang akan menyimpan 1
sinyal fenomena akustik ke komputer. Sinyal akustik yang disimpan dikomputer berupa data digital yang selanjutnya dianalisis guna memperoleh ciri-ciri tertentu dari kerja mesin. Hasil analisis fenomena akustik inilah, yang menjadi sebuah perangkat yang dapat digunakan
untuk
mengidentifikasi
bagaimana
perawatan
harus
dilakukan
dan
mengidentifikasi kerusakan mesin (D. Sik dan B. Keun, 2011).
Dalam penelitian ini, akan dikembangkan konfigurasi akusisi data fenomena akustik yang mampu menangkap efek akustik pada saat akan terjadinya kerusakan mesin diesel. Guna dapat menjadi sebuah perangkat preventive maintenance mesin diesel, maka pada sistem akuisisi data dikembangkan juga analisis sinyal akustik yang menghasilkan parameterparameter penting dari sebuah fenomena akustik kerja mesin. Analisis yang dikembangkan berupa analisis pada domain waktu dan domain frekuensi. Penelitian ini merupakan penelitian awal, dalam pengembangan perangkat preventive maintenance mesin berbasis non invasive. Dimana penelitian lanjutan, seperti ekstraksi fenomena akustik menjadi sebuah ciri untuk identifikasi, pengembanan algoritma identifikasi kerusakan mesin, dan pengembangan perangkat dalam evaluasi berbasis akustik dapat diawali dengan melakukan tahapan penelitian ini. Pada penelitian ini pengembangkan sistem akuisisi data diharapkan dapat menangkap fenomena akustik kerja mesin secara lebih rinci dan menyeluruh. Penelitian ini menjadikan penelitian lanjutan pada bidang perawatan mesin akan menjadi terbuka lebar. Penelitian ini dapat memberikan kontribusi kepada topik selain mesin diesel, tetapi dapat juga digunakan pada topik-topik mesin secara lebih luas, khususnya yang berbasiskan pada pengamatan fenomena fisis, dan secara tidak lansung mampu memberikan sumbangsih pada perkembangan teknologi permesinan secara menyeluruh.
1.2 Identifikasi Masalah Guna menjadikan sistem akusisi data dan analisis sinyal akustik pada penelitian ini, mampu menjadi tools yang dapat mengenali tindakkan perawatan yang harus dilakukan dan mengenali kerusakan mesin maka, diperlukan faktor-faktor utama dalam pengembangannya, yaitu : 1. Desain dan konfigurasi sensor akustik yang mampu menangkap fenomena akustik lebih spesifik dan lebih sensitif.
2
2. Data logger yang mampu mengkonversi hasil keluaran sensor menjadi data digital, tanpa harus kehilangan banyak informasi dari fenomena akustik yang direkam. 3. Pengembangan metode preprocessing pada sistem recording data digital yang mampu menyajikan parameter-parameter penting pada saat mesin bekerja.
1.3 Batasan Masalah Guna memfokuskan penelitian ini dan untuk dapat memperoleh hasil yang optimal maka, pada penelitian ini, dibatasi kepada permasalahan berikut ini : 1. Mesin Diesel yang digunakan adalah mesin diesel engine stand. 2. Preprocessing hanya melakukan proses pemfilteran saja. 3. Bagian analisis hanya dibatasi sampai analisa domain frekuensi. 4. Kerusakan yang diberikan kedapa mesin hanya terbatas pada kerusakan pada bagian mekanik mesin, dan tidak yang disebabkan oleh proses kimiawi ketidak normalan bahan bakar.
1.4 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang ada maka, diperoleh rumusan masalah pada penelitian ini, adalah sebagai berikut : 1. Bagaimana mengkonfigurasi dan mendesain sensor akustik agar mampu menangkap fenomena akustik sebuah mesin diesel. 2. Bagaimana sistem akuisisi data sinyal akustik mesin diesel. 3. Bagaimana penerapan preprocessing data digital fenomena akustik dan proses analisis domain frekuensinya.
1.5 Tujuan Penelitian Pada penelitian ini, tujuan yang ingin dicapai adalah sebagai berikut : 1. Membuat susunan konfigurasi dan desain sistem sensor akustik yang mampu menangkap fenomena akustik pada mesin diesel. 2. Membat sistem akuisisi data untuk merekam sinyal akustik mesin diesel. 3. Menerapkan proses preprocessing untuk sinyal digital dari fenomena akustik mesin diesel dan memperoleh hasil dari analisis domain frekuensinya untuk dapat diidentifikasi lebih lanjut.
3
1.6 Luaran Penelitian Luaran yang diharapkan pada penelitian ini adalah terciptanya sebuah sistem akuisisi data yang mampu menangkap fenomena akustik kerja sebuah mesin diesel dan menghasilkan parameter-parameter penting pada analisis akustiknya. Sehingga parameter tersebut mampu untuk menghasilkan identifikasi pada saat perawatan dan perbaikan mesin diesel. Selain itu luaran dari penelitian ini adalah sebagai tools dalam penelitian lanjutan pada topik pengembangan sistem cerdas dalam melakukan pendeteksian kerusakan mesin ataupun topik penelitian lanjutan lainnya yang berbasiskan kepada akustik mesin. Selain berupa tools penelitian, luarannya berupa publikasi pada seminar nasional dan publikasi pada jurnal nasional terakreditasi.
4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Motor Bakar Diesel Secara umum konstruksi motor diesel mirip dengan konstruksi pada motor bensin. Keduanya merupakan kelompok mesin pembakaran dalam (internal combustion engine), dan menggunakan piston sebagai media untuk mengkonversi energi panas hasil pembakaran menjadi energi mekanik berupa gerak lurus yang selanjtnya menggunakan mekanisme poros engkol dikonversi menjadi gerak rotasi. Ukuran motor diesel sangat variatif dari yang berukuran kecil sampai dengan yang sangat besar dan berbagai pertimbangan yang salah satunya adalah pada gaya kesamping oleh masa piston, menyebabkan perkembangan desain dan konstruksi motor diesel hingga saat ini. Kondisi tersebut menyebabkan bervariasinya desain konstruksi, khususnya konstruksi piston yang dipergunakan. Piston merupakan komponen penting dari sebuah motor diesel, sebab komponen tersebut sebagai alat konversi energi. Selain itu, piston juga berfungsi untuk melakukan siklus motor diesel, dan karena ia selalu berhubunan dengan panas dan tekanan, maka piston perlu didesain seemikian rupa selain kuat dan juga tahan terhadap perubahan panas (sukoco dan arifin, 2013). Motor diesel disebut juga compression ignition engine, karena proses penyalaannya terjadi karena proses penyalaan sendiri. Motor diesel berbeda dengan motor bakar piston lainnya, misalnya: motor bensin dimana dalam proses penyalaannya terjadi karena loncatan bunga api listrik dari busi. Pada motor diesel saat langkah isap yang dihisap ke dalam silinder hanya udara segar saja, kemudian pada akhir langkah kompresi bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar. Karena suhu di dalam ruang bakar telah mencapai sekitar 450-600o C dimana suhu tersebut telah melebihi titik nyala bahan bakar, maka bahan bakar yang disemprotkan tersebut akan langsung terbakar dengan sendirinya (proses pembakaran), sehingga terjadilah proses usaha atau kerja. Hal ini akan terjadi apabila dipergunakan perbandingan kompresi yang tinggi berkisar 1425. Perbandingan kompresi yang rendah biasanya dipergunakan pada motor diesel yang berukuran besar dengan putaran yang rendah. Sedangkan perbandingan kompresi yang tinggi banyak digunakan pada motor diesel berukuran kecil dengan putaran yang tinggi ± 4000 Rpm (Daryanto, 1984).
5
Motor diesel 4 langkah adalah motor diesel yang setiap kali proses pembakaran memerlukan empat langkah kerja torak atau dua putaran poros engkol. Adapun proses yang terjadi pada motor diesel empat langkah adalah :
1. Langkah Isap Pada saat langkah isap, katup buang tertutup. Piston bergerak dari TMA ke TMB dengan menyedot udara segar masuk ke dalam silinder melalui katup isap yang terbuka.
Gambar 1. Skema langkah isap dan langkah kompresi 2. Langkah Kompresi Pada saat langkah kompresi katup masuk tertutup dan katup buang tertutup sehingga udara tidak bisa keluar silinder. Piston bergerak dari TMB ke TMA yang memampatkan udara segar hingga tekanan ± 35 atm. Pada akhir kompresi bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang silinder sehingga pembakaran akan terjadi karena secara otomatis suhunya juga meningkat.
3. Langkah Usaha Dengan terjadinya pembakaran yang katup-katupnya masih tertutup maka piston akan mendorong kembali titik TMB, langkah ini dinamakan langkah usaha. Tekanan yang terjadi saat pembakaran meningkat sekitar ±50 atm.
6
Gambar 2. Skema langkah usaha dan Buang 4. Langkah Buang Katup buang terbuka yang mengakibatkan gas sisa buang keluar dengan dorongan piston yang bergerak dari TMB ke TMA.
2.2. Fenomena Akustik Mesin Ada berbagai sumber yang bisa menyebabkan getaran pada engine. Tiga faktor utama adalah pertama, dari pembakaran pada engine, yang lain dari inertia force komponen yang berputar dan gerak pada sistim dinamis seperti piston, connecting rod, crankshaft, dan lainnya. Getaran dari engine besarnya sama dengan tekanan dari pembakaran itu sendiri. dan, engine dengan compression ratio dan performance yang tinggi akan menghasilkan lebih banyak noise. Vibration oleh turbo engine 20~50% lebih noise dibandingkan dengan NA engine. Dalam hal ini, dipakai beberapa komponen utnuk meredam noise, dan dipasang perangkat tambahan pada beberapa bagian untuk mengurangi pengaruh vibration. Selain dari itu, dengan mengubah posisi engine mounting atau mengadopsi vibration absorber dengan menggunakan mounting, vibration tidak dapat diteruskan ke body secara langsung.
7
Gambar 3. Proses inertia force pada piston Inertia force adalah salah satu penyabab terjadinya vibration. Ketika piston bergerak dari titik atas menuju titik bawah dengan kecepatan yang berbeda. Crankshaft membuat gelombang vibration dan inertia force dari putaran crank pin. Connecting rod membuat inertia force dari gerakan kombinasi naik turun dan berputar. Pada multi cylinder engine, pistons tersambung ke crank shaft, sehingga masing masing inertia akan saling menunda. Hal ini sangatlah rumit dengan jumlah cylinders, susunannya dan waktu pembakaran pada masing masing cylinder. Karena itu, dengan menggunakan counter weight, inertia force dapat diseimbangkan dengan total beratnya. Akan tetapi sangat sulit untuk bisa menyeimbangkan inertia force dengan sempurna (Albarbar. A, et al , 2010). Inertia force akan berkurang ketika komponen dinamis seperti piston dan Connecting rod lebih ringan. Dengan displacement volume yang sama, engine dengan jumlah cylinder lebih banyak akan mempunyai sedikit inertia force karena komponennya lebih kecil dan ringan. Ketika inertia force kecil, kemungkinan terjadinya vibration akan sedikit dan dapat berputar pada kecepatan tinggi dengan kekuatan yang sama. Dengan komponen yang lebih ringan, inertia force pada masing masing komponen akan kecil. Dengan rpm yang sama, kekuatan dari komponen tersebut tidak akan dapat tahan lama. Umumnya, komponen yang kurang kuat lebih ringan dibanding dengan komponen yang lebih kuat. Untuk menciptakan komponen lebih ringan adalah merupakan suatu yang penting untuk meningkatkan performa juga mencegah dari vibration. Noises berasal dari noise karena pembakaran dan suara mekanis. Suara yang berasal dari mekanis karena adanya gesekan antar komponen. Ketika engine berputar dengan 8
cepat, noise yang ditimbulkan semakin keras. Ketika pengendara memindahkan kecepatan naik atau turun, pada dasarnya pengendara memilih gear yang tepat dengan engine noise. Sehingga, suara dari engine membantu pengendara dalam pengendaraan. Karena itu suara dari engine harus ada tetapi tidak menimbulkan noise. Mechanical noise terjadi kerena vibration pada cylinder dan cylinder head karena combustion force. Ketika jumlah campuran bahan bakar meningkat atau tekanan pembakaran menjadi tinggi, maka noise akan semakin keras. Seseorang mungkin merasakan pada turbo engine noise yang ditimbulkan lebih kecil dibanding dengan NA engine. Alasannya adalah turbine merendam energy exhaust dan variasi tekanan pembakaran kecil. Mechanical sounds berasal dari gesekan dan tumbukan dynamic parts seperti gear, chain, dan valves. Sebagai contoh, cam menumbuk valve lifter, rocker arm dan camshaft menumbuk valve, valve bertumbukan dengan valve seat dan seterusnya. Resonansi noise dari vibration lebih besar dibanding dengan mechanical noise langsung. Sehingga, penyebab dari noise karena engine tidak dapat ditemukan dengan pasti. Bagaimanapun, jika terjadi noise maka hal tersebut tidak baik karena beberapa part dari engine bertabrakan satu dengan yang lainnya dan hal ini tidak baik untuk ketahanan komponen. Jika terdeteksi noise yang tidak normal, silakhan check sistimnya secepat mungkin. Jika dibandingkan noise yang ditimbulkan oleh combustion dengan mechanical, pada kecepatan rendah, noise yang ditimbulkan oleh combution lebih keras. Jika rpm nya melebihi 3000rpm, inertial force nya akan lebih besar dan mechanical noise akan besar. Noise dari engine room akan diredam dengan memasang absorbing materials dibawah hood dan didepan dashboard, mengelilingi engine room dan cabin. Bahan yang bisa dipakai untuk meredam noise adalah glass wool, felt dan lainnya (Tim Hyundai, 2009).
2.3. Pemprosesan Sinyal Akustik Untuk dapat menganalisa sinyal akustik kedalam domain frekuensi, sinyal terlebih dahulu harus ditransformasi menggunakan Fourier. Transformasi Fourier (TF) direpresentasikan kedalam persamaan matematis seperti pada persamaan 2.1. TF berjalan sesuai dengan translasi suatu fungsi dalam domain waktu kedalam fungsi dari domain frekeunsi. Hasil perhitungan dari transformasi fourier dapat dijadikan bahan dalam menganalisa sinyal akustik, karena nilai-nilai dari koefisien fourier merupakan hasil dari frekuensi-frekuensi sinus dan cosinus yang digunakan dalam TF (D. Zhen, T. Et al, 2013). Untuk data diskrit, TF disebut sebagai Discrite Fourier Transform (DFT). 9
DFT direpresentasikan kedalam matematis, seperti pada persamaan 2.2. Pada proses perhitungan menggunakan DFT akan memakan proses komputasi yang sangat banyak dan menghabiskan waktu yang panjang jika jumlah datanya besar. Sehingga untuk membantu proses perhitungan, digunakan algoritma cepat dalam menghitung TF, yaitu dengan algoritma Fast Fourier Transform (FFT). Parameter yang dapat dibentuk pada domain frekuensi salah satunya adalah Mean Power Frekuensi (MPF). MPF merupakan hasil dari penjumlahan bobot magnitudo disetiap frekuensi yang dibagi dengan jumlah magnitudo. MPF dirumuskan seperti pada persamaan 2.3 (J. Jiang, F. Gu et al, 2008).
F x t X
x t e jt dt
DFT x n X
MPF
N 1
k x n e
j
n 0
N 2 i 1
i mag i
N 2 i 1
f
mag i
2.1
2 kn N
2.2 2.3
10
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1. Tahapan Penelitian Penelitian ini dilakukan berdasarkan tahapan-tahapan penting yang dikerjakan dengan berorientasikan kepada indikator keberhasilan dalam merekam fenomena akustik kerja mesin diesel dan mampu untuk menghasilkan parameter-parameter penting dari sinyal akustik yang dapat diidentifikasi berdasarkan setiap kondisi mesin. Untuk dapat mencapai indikator tersebut, maka tahapan-tahapan dalam penelitian ini tergambar pada gambar 4, dengan tahapan adalah sebagai berikut : 1. Tahapan desain dan konfigurasi sistem sensor akustik untuk menangkap fenomena akustik kerja mesin 2. Membuat sistem akuisisi data untuk merekam sinyal akustik yang terbaca oleh sensor ke media penyimpanan di komputer. 3. Mengembangkan perangkat lunak komputer untuk menyimpan data digital dari sinyal akustik tersebut dan mengembangkan metode preprocessing serta metode analisis domain frekuensi untuk sinyal tersebut. 4. Melakukan desain kondisi mesin dengan berbagai kerusakan, kerusakan yang dilakukan adalah yang berkaitan pada bagian mekanik mesin dan perubahan kondisi Oli mesin 5. Melakukan preprocessing pada sinyal akustik mesin, preprocessing pada penelitian ini hanya sebatas untuk menghasilkan dan memastikan sinyal yang direkam tidak termasuk noise pengukuran ataupun noise akustik lain pada saat perekaman berlangsung. Metode preprocesing yang digunakan adalah dengan menggunakan filter digital. 6. Melakukan analisis domain frekuensi, analisis ini digunakan untuk mengekstrak sinyal untuk memperoleh parameter frekuensi sinyal akustik. Parameter frekuensi ini lah yang digunakan dalam melakukan identifikasi kerusakan mesin. Analisis domain frekuensi ini, menggunakan transformasi fourier dengan algoritma Fast Fourier Transform (FFT) 7. Setelah melakukan analisis, maka diperlukan penyimpulan hasil analisis domain frekeunsi dengan menggunakan metode statistik. Hal ini diperlukan guna memperoleh parameter frekuensi yang lebih tepat. 11
Mulai Mulai
Desain Desain dan dan Konfigurasi Konfigurasi Sensor Sensor
Pengembangan Pengembangan Sistem Sistem Akuisisi Akuisisi Data Data
Pengembangan Pengembangan Software Software Rekaman Rekaman Data Digital Data Digital
Mendesain Mendesain Kondisi Kondisi Kerusakan Kerusakan Mesin Mesin dan dan melakukan melakukan perekaman perekaman sinyal sinyal akustik akustik
Melakukan Melakukan Preprocessing Preprocessing dan dan Analisis Analisis Domain Domain Frekuensi Frekuensi
Uji Uji Statistik Statistik dan dan Penyimpulan Penyimpulan hasil hasil pengolahan data pengolahan data
Selesai Selesai Gambar 4. Tahapan Penelitian
3.2. Lokasi Penelitian Penelitian ini dikerjakan di Laboratorium Mesin Otomotif Program Studi Mesin Otomotif Politeknik Tanah Laut. Mesin diesel yang digunakan adalah engine stand yang ada di laboratorium tersebut. 12
3.3. Parameter Pengamatan Penelitian memiliki tujuan akhir dan jangka panjang untuk dapat menghasilkan dan menjadi sistem preventive maintenance untuk mesin diesel berbasis fenomena akustik mesin. Sehingga untuk dapat mewujudkan hal tersebut, maka pada penelitian awal ini, parameter yang menjadi fondasi penting dalam mendukung tujuan tersebut adalah mampu mendapatkan ekstraksi sinyal berdasarkan domain frekuensi. Parameter frekuensi merupakan parameter pengamatan yang dilakukan pada penelitian ini. Hal ini diperoleh berdasarkan studi pendahuluan yang menyatakan bahwa setiap mesin memiliki fenomena akustik yang berbeda-beda untuk setiap kondisi kerusakan. Untuk dapat menjadikan sesuatu hal yang dapat terukur dengan empiris, maka fenomena akustik tersebut dapat diamati berdasarkan warna dari frekuensinya.
3.4. Model / Objek Penelitian Penelitian ini menggunakan engine stand sebagai objek penelitian, engine stand tersebut dikondisikan terhadap beberapa gejala kerusakan yang dibedakan menjadi dua jenis kerusakan, yaitu : 1. Kerusakan yang disebabkan oleh malfunction bagian mekanik mesin akibat beban 2. Kerusakan yang disebabkan oleh keausan bagian mekanik mesin akibat penggunaan yang terus menerus.
3.5. Rancanan Penelitian Adapun konfigurasi dari penelitian ini terhadap objek adalah seperti pada gambar 5.
Analog To Digital Converter Unit Pemroses Dan Perekam Sinyal Akustik
Gambar 5. Konfigurasi Objek Penelitian 13
3.6. Teknik Pengumpulan dan Analisis Data Pengumpulan data dikerjakan menggunakan perangkat lunak yang dikembangkan untuk merekam sinyal akustik yang dihasilkan oleh sensor, data disimpan kedalam bentuk data digital. Konfigurasi pensampilangan data menjadi data digital dengan frekuensi sampling sebesar 44 KHz, yakni dua kali dari frekuensi yang terdengar oleh manusia. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya aliasing dan kehilangan informasi dari sinyal yang dikeluarkan oleh sensor. Sedangkan untuk melakukan analisis data menggunakan analisa domain frekuensi dengan metode transformasi fourier. Sebelum melakukan analisis data, hasil rekaman terlebih dahulu dilakukan proses pemfilteran dengan menggunakan filter digital butterworth orde 2. Setelah menghasilkan data-data berupa parameter frekuensi, maka parameter tersebut dilakukan uji statistik untuk memperoleh ketepatan dalam menentukan ciri khusus disetiap kondisi mesin untuk setiap parameter frekuensinya.
14
BAB 4 BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN
4.1. Anggaran Biaya Pengerjaan penelitian ini, memerlukan biaya sebesar Rp. 14.995.500,- (empat belas juta sembilan ratus sembilan puluh lima ribu lima ratus rupiah). Adapun ringkasan anggaran biaya penelitian terdapat pada tabel dibawah ini. No 1 2 3 4
Jenis Pengeluaran Gaji dan upah Bahan habis pakai dan peralatan Perjalanan Lain-lain (publikasi, seminar, dan laporan) Jumlah
Biaya yang diusulkan (Rp.) 3,000,000 8,395,500 1,500,000 2,100,000 14,995,500
4.2. Jadwal Penelitian Pengerjaan penelitian ini, dilakukan selama 20 minggu dengan rincian pekerjaan terdapat pada tabel dibwah ini. Bulan ke 1
No
Kegiatan
1
Desain dan konfigurasi sensor Perancangan sistem akusisisi data Pengembangan software rekaman data digital Desain kondisi kerusakan mesin dan pengambilan data Melakukan preprocessing terhadap Raw data Melakukan pengolahan data pada domain frekuensi Melakukan identifikasi parameter frekuensi terhadap kondisi kerusakan mesin Melakukan uji statistik terhadap parameter sinyal Penyusunan manuscript untuk jurnal terakreditasi Penyusunan manuscript untuk seminar nasional Penyusunan laporan akhir
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Bulan ke 2 Bulan ke 3 Bulan ke 4 Minggu ke1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
15
DAFTAR PUSTAKA
Albarbar. A,Gub. F, Ball. A.D, Starr. A, 2010, “Acoustic monitoring of engine fuel injection based on adaptive filtering techniques”, Applied Acoustics. Daryanto, 1984 ,“Perencanaan Motor Diesel dan Bensin 4 Langkah”, Tarsito. D. Sik and B. Keun, 2011, “Machinery Faults Detection Using Acoustic Emission Signal,” in Acoustic Waves - From Microdevices to Helioseismology, M. G. Beghi, Ed. InTech. D. Zhen, T. Wang, F. Gu, and A. D. Ball, 2013, “Fault diagnosis of motor drives using stator current signal analysis based on dynamic time warping,” Mech. Syst. Signal Process., vol. 34, no. 1–2, pp. 191–202. J. Jiang, F. Gu, R. Gennish, D. J. Moore, G. Harris, and A. D. Ball, 2008 , “Monitoring of diesel engine combustions based on the acoustic source characterisation of the exhaust system,” Mech. Syst. Signal Process., vol. 22, no. 6, pp. 1465–1480. Tim Hyundai, 2009 ,“Prinsip dasar engine”, Pusat pelatihan Hyundai, Sukoco, Arifin. Zainal, 2013, “Teknologi Motor Diesel”, Alfabeta.
16
Lampiran 1. Justifikasi Anggaran Penelitian 1. Honor Honor
Honor / Jam (Rp.)
Waktu Minggu (jam/minggu) 15,000 6 20 12,000 5 20 SUB TOTAL (Rp.)
Ketua Anggota 1
Honor (Rp.) 1,800,000 1,200,000 3,000,000
2. Peralatan Penunjang Material Sensor Akustik Data Logger
Unit Pemroses Sinyal Digital
Justifikasi Pemkaian Peralatan untuk menangkap fenomena akustik Peralatan untuk akuisisi data Peralatan untuk memproses (peralatan analisis)dan menyimpan sinyal digital
Harga Satuan (Rp.)
Harga Peralatan Penunjang (Rp.)
6
150,000
900,000
1
2,000,000
2,000,000
1
5,000,000
5,000,000
SUB TOTAL (Rp.)
7,900,000
Kuantitas
3. Bahan Habis Pakai Material Solar Oli Mesin Diesel 4. Perjalanan Material Biaya perjalanan mengikuti seminar nasional 5. Lain-lain Material kepersertaan Seminar Nasional Biaya Publikasi di Jurnal nasional terakreditasi Biaya pembuatan laporan
Justifikasi Pemkaian Bahan bakar untuk menjalankan mesin diesel (dalam liter) Pelumas untuk mesin diesel (dalam liter
Justifikasi Pemakaian Biaya tiket pesawat PP (Banjarmasin Surabaya)
Justifikasi Pemakaian Biaya pendaftaran seminar nasional Biaya submit artikel ke jurnal nasional terakreditasi Biaya pengandaan dan jilid laporan
Kuantitas
Harga Satuan (Rp.)
Biaya (Rp.)
27
6,500
175,500
8
40,000
320,000
SUB TOTAL (Rp.)
495,500
Kuantitas 1
Harga Satuan
Biaya
1,500,000
1,500,000
SUB TOTAL (Rp.)
1,500,000
Kuantitas
Harga Satuan
Biaya
1
500,000
500,000
1
1,500,000
1,500,000
1
100,000.00
100,000.00
SUB TOTAL (Rp.) TOTAL ANGGARAN YANG DIPERLUKAN SELURUH TAHUN (Rp.)
2,100,000 14,995,500
17
Lampiran 2. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas Nama / NIDN
Institusi Asal
1
Sukma Firdaus / 113088701
Politeknik Tanah Laut
Mekatronika
2
Marlia Adriana / 112303820 2
Politeknik Tanah Laut
Teknik Desain (Ilmu Gambar)
No
Bidang Ilmu
Alokasi Waktu (jam/minggu) 6
5
Uraian tugas Membbuat kondisi kerusakan mesin dan pengambilan data Melakukan analisa domain frekuensi Melakukan ui statistik Membuat manuscript jurnal terakreditasi Membuat manuscript paper untuk seminar nasional Membuat laporan Mendesain sensor dan mengkonfigurasinya Mengembangkan sistem akuisisi data Mengembangkan software perekaman data digital Melakukan preprocessing untuk Raw Data Membuat manuscript jurnal terakreditasi Membuat manuscript paper untuk seminar nasional Membuat laporan
18
Lampiran 3. Biodata Ketua Peneliti
A. Identitas Diri 1 Nama Lengkap (denan gelar) 2 Jenis Kelamin 3 Jabatan Funsional 4 NIP / NIK / Identitas lainnya 5 NIDN 6 Tempat dan Tanggal Lahir 7 E-mail 8 Nomor Telepon / HP 9
Alamat Kantor
10
Nomor Telepon / Faks Lulusan yang Telah Dihasilkan Mata Kuliah yang diampu
11 12
Sukma Firdaus, S.Si., MT Laki-laki 12090581 1130088701 Rantau dan 30 Agustus 1987
[email protected] 081232502555 Jl. A Yani Km 6 Desa Panggung, Kec Pelaihari 0512 21537 D3 = 4 Orang 1. Pengenalan Dasar Komputer 2. Teknik Elektronika Kendaraan 3. Teknik Interfacing dan Mikrokontroller 4. Sistem Sensor Kendaraan 5. Mekatronika
B. Riwayat Pendidikan Nama Perguruan Tinggi Bidang Ilmu Tahun MasukLulus Judul Skripsi / Tesis Nama Pembimbing
S1 Universitas Lambung Mangkurat Fisika Instrumentasi
S2 Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Elektronika
2005 - 2009
2009 - 2012
-
Analisis Nonstasioner Pada Auditory Evoked Responses
-
1. Achmad Arifin, S.T., M.Eng., Ph.D
-
Audiometer menggunakan bahasa pemrograman Java dan Database MySQL 1. Nurma Sari, S.Si., M.Si 2. Ichsan Ridwan, S.Si., M.Kom
S3 -
C. Pengalaman Penelitian dalam 5 Tahun Terakhir No.
Tahun
Judul Penelitian
Sumber
Pendanaan Jumlah (Juta Rp.)
1 2 3
19
D. Pengalaman Pengabdian kepada Masyarakat dalam 5 Tahun Terakhir Pendanaan No. Tahun Judul Penelitian Sumber Jumlah (Juta Rp.) 1 2 3 E. Publikasi Artikel Ilmiah dalam Jurnal dalam 5 Tahun Terakhir No.
Judul Artikel Ilmiah
Nama Jurnal
Volume/Nomor/Tahun
1 2 3 F. Pemakalah Seminar Ilmiah dalam 5 Tahun Terakhir Nama Pertemuan No. Judul Artikel Ilmiah Waktu dan Tempat Ilmiah / Seminar Analisis Nonstasioner Simposium Fisika ITB, Bandung 10-11 Nopember 1 pada Sinyal Auditory Nasional XXIV 2011 Evoked Responses 2 3 G. Karya Buku dalam 5 Tahun Terakhir No.
Judul Buku
Tahun
Jumlah Halaman
Penerbit
Jenis
Nomor P/ID
1 2 3 H. Perolehan HKI dalam 5-10 Tahun Terakhir No.
Judul/Tema HKI
Tahun
1 2 3 I. Pengalaman Merumuskan Kebijakan Publik/Rekayasa Sosial lainnya dalam 5 Tahun Terakhir Judul/Tema/Jenis Tempat Respon No. Rekayasa Sosial Tahun Penerapan Masyarakat Lainnya 1 2 3 20
Lampiran 3. Biodata Anggota Peneliti
A. Identitas Diri 1 Nama Lengkap (denan gelar) 2 Jenis Kelamin 3 Jabatan Funsional 4 NIP / NIK / Identitas lainnya 5 NIDN 6 Tempat dan Tanggal Lahir 7 E-mail 8 Nomor Telepon / HP 9
Alamat Kantor
10
Nomor Telepon / Faks Lulusan yang Telah Dihasilkan Mata Kuliah yang diampu
11 12
Marlia Adriana, S.T., MT Perempuan 090801007 1123038202 Bati-Bati, 23 - 03 - 1982
[email protected] 08125124007 Jl. A Yani Km 6 Desa Panggung, Kec Pelaihari 0512 21537 D3 = 7 Orang 1. CAD/CAM 2. Menggambar Teknik 3. Lingkungan, Keselamatan dan Kesehatan Kerja 4. Etika Profesi 5. Kewirausahaan
B. Riwayat Pendidikan Nama Perguruan Tinggi Bidang Ilmu Tahun MasukLulus Judul Skripsi / Tesis
S1 Universitas Brawijaya Malang Teknik Arsitektur
S2 Institut Teknologi Bandung Teknik Arsitektur
-
1999-2004
2005-2007
-
Revitalisasi Taman Rekreasi Transformasi Morfologi Chandra Kirana di Banjarbaru Permukiman Di Tepian Kalimantan Selatan Sungai Martapura
Nama Pembimbing
S3 -
-
C. Pengalaman Penelitian dalam 5 Tahun Terakhir No.
Tahun
Judul Penelitian
Sumber
Pendanaan Jumlah (Juta Rp.)
1 2 3
22
D. Pengalaman Pengabdian kepada Masyarakat dalam 5 Tahun Terakhir Pendanaan No. Tahun Judul Penelitian Sumber Jumlah (Juta Rp.) 1 2 3 E. Publikasi Artikel Ilmiah dalam Jurnal dalam 5 Tahun Terakhir No.
Judul Artikel Ilmiah
Nama Jurnal
Volume/Nomor/Tahun
1 2 3 F. Pemakalah Seminar Ilmiah dalam 5 Tahun Terakhir Nama Pertemuan No. Judul Artikel Ilmiah Ilmiah / Seminar 1 2 3
Waktu dan Tempat
G. Karya Buku dalam 5 Tahun Terakhir No.
Judul Buku
Tahun
Jumlah Halaman
Penerbit
Jenis
Nomor P/ID
1 2 3 H. Perolehan HKI dalam 5-10 Tahun Terakhir No.
Judul/Tema HKI
Tahun
1 2 3 I. Pengalaman Merumuskan Kebijakan Publik/Rekayasa Sosial lainnya dalam 5 Tahun Terakhir Judul/Tema/Jenis Tempat Respon No. Rekayasa Sosial Tahun Penerapan Masyarakat Lainnya 1 2 3
23
