universitas indonesia sistem pengukur modulus...

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


SISTEM PENGUKUR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar s



SISTEM PENGUKUR MODULUS YOUNG BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana

RADITYO ADI PRABOWO

0706262653


PROGRAM STUDI FISIKA

DEPOK

JUNI 2012

BERBASIS

arjana sains



iv

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.


v

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


vii

ABSTRAK

Nama : Radityo Adi Prabowo 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


viii

ABSTRACT

Name : Radityo Adi Prabowo 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


ix

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


x

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


xi

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


xii

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


xiii

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


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


Polimer BG65 Titanium ....................................................................... 59


1 Universitas Indonesia

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


2

Universitas Indonesia

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.

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.

Gambar 2.1. Grafik batas kekuatan suatu material sebelum mengalami kepatahan


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 :

Material yang kuat belum tentu tahan untuk direntangkan. Secara lebih jelas

perbedaan antara kekuatan dan ketahanan ditunjukkan dengan kurva berikut ini:

Gambar 2.2. Kurva Toughness


7


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

Gambar 2.3. Kurva kekuatan dan ketahanan


8


kali menemukannya. Hukum Hooke berlaku untuk hampir semua materi padat

dari besi sampai tulang, tetapi hanya sampai suatu batas tertentu.

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 2.4. Hukum Hooke

Gambar 2.5. Modulus Young


9


2.3.1 Stress (Tegangan)

Tegangan merupakan gaya per unit luas dari material yang menerima gaya

tersebut.

A

Force=σ (2.2)

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

1−=oL

Lε (2.3)

• extension ratio

oL

L=α (2.4)

Gambar 2.6. Stress


10


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 :

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.

Gambar 2.8. Kurva Strain Vs Stress

Gambar 2.7. 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.


12


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)

dimana

Ig = (1/12) bd3 (2.6)

δ = jarak lentur

P = beban yang diberikan

L = panjang batang antara 2 tumpuan

Y = modulus Young batang

Ig = momen kelembaman geometris

Gambar 2.9. Eksperimen Modulus Young Menggunakan Laser


13


b = lebar batang

d = tebal batang

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

Gambar 2.10. Eksperimen Modulus Young Menggunakan Metode Kelenturan


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.

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

Gambar 2.11. Penampang pin-pin pada ATMega 8535


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


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


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


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


16


XTAL1 & XTAL2 = pin untuk clock eksternal

AVCC = pin input tegangan ADC

AREF = pin input tegangan referensi ADC

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

Gambar 2.12. ATMega 8535 & Minsys


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.

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.

Gambar 2.13. Blok diagram mikrokontroler AVR


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 on-


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-THEN-

ELSE-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.


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 masing-

masing. Berikut ini aturan dan format dalam menulis program di BASCOM :

$regfile = “header”

"inisialisasi

"deklarasi variabel

"deklarasi konstanta

Do

"pernyataan-pernyataan


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


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


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 silicon-

implanted 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 strain-

gauge 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

Gambar 2.14. Sensor gaya FSS 1500 NGT


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 silicon-

implanted piezoresistor berbanding proposional dengan gaya yang diberikan pada

sensor gaya. Perubahan nilai resistansi ini juga mempengaruhi tegangan output

sensor gaya.

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].

Gambar 2.15. Rangkaian di Dalam Sensor gaya FSS 1500 NGT


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

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.

Gambar 2.16. Konstruksi Sederhana Wirewound Potentiometer


28


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].

Gambar 2.17. Voltage Divider


29


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

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.

Gambar 2.18. LCD Display

Gambar 2.19. Motor DC EMG30


30


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%

Gambar 2.20. ADC620


31


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 2.21. Skema AD620

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].

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)

Gambar 2.23. Blok Diagram Sederhana AD620


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).

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

Gambar 3.1. Blok Diagram Keseluruhan Alat

Sensor Gaya

Potensiometer

Pengondisi Sinyal

Mikrokontroler

Motor DC

Driver Motor

LCD / Laptop

Menarik Material

Menggulung Material


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

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.

Gambar 3.2. Alat Eksperimen Modulus Young


37


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 3.3. Posisi Sensor Gaya Pada Alat Eksperimen

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.

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.

Gambar 3.5. Penampang Sensor Gaya


39


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

Gambar 3.6. Rangkaian Elektronika Alat Pengukur Modulus Young


40


OFF

ON

No

Yes

ON OFF

Gambar 3.7. Flowchart program

Start

End

Menghitung dengan rumusan Modulus Young

Membaca ADC Potensiometer

Membaca ADC Sensor Gaya

Menampilkan Nilai Modulus Young

Motor DC On

Motor DC Off

Mencatat Nilai ADC Potensiometer

Mencatat Nilai ADC Sensor Gaya

N == 10

Inisialisasi Variabel

Switch???

Switch???

Cek ADC


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


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.

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.

Gambar 3.9. Pengambilan Data ∆L


43


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.

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.

Gambar 3.11. Pengambilan Data Gaya

Gambar 3.10. Rangkaian Pengambilan Data ∆L


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


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.

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.

Gambar 4.2. Grafik Kalibrasi Potensiometer


47


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.

Gambar 4.3. Grafik Fungsi Transfer Potensiometer


48


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.

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

Tabel 4.1 Data Kalibrasi Sensor Gaya


49


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.

Nilai transfer yang didapatkan dari grafik gambar 4.5 dimasukkan ke dalam

program. Data yang didapatkan tidak sepenuhnya linier disebabkan beberapa hal.

Gambar 4.4. Grafik Kalibrasi Sensor Gaya

Gambar 4.5. Grafik Fungsi Transfer Sensor Gaya


50


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.

Gambar 4.6. Posisi Sensor Gaya Pada Alat Eksperimen


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).

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).

Tabel 4.2 Nilai Gaya dan Perubahan Panjang Logam Tembaga Campuran Beserta Hystrysis-nya


52


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 4.7. Grafik Gaya Vs Perubahan Panjang Tembaga Campuran

Gambar 4.8. Stress Vs Strain Tembaga Campuran


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.

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

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


54


grafik hysterysis tersebut. Logam tembaga campuran mempunyai nilai modulus

Young yang cukup besar sehingga keelastisitasannya tidak begitu baik.

2. Polimer BG65


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).


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 Nilai Gaya dan Perubahan Panjang Polimer BG65 Beserta Hystrysis-nya


55



(∆L) cukup mendekati linear. Hal ini sesuai dengan teori.



Gambar 4.10. Grafik Gaya Vs Perubahan Panjang Polimer BG65

Gambar 4.11. Stress Vs Strain Polimer BG65


56





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 %.





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

Gambar 4.12. Grafik Perbandingan Data yang Diperoleh dan Hysterysis pada Polimer BG65


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 tersebut adalah 1,30 meter. Sesuai dengan literatur yang didapatkan dari

eksperimen lain, nilai modulus Young material ini adalah 2,79 Giga Pascal (GPa).


0 0.00 0.00 0.00 0.00

1 0.92 1.13 0.00 0.00

2 1.62 2.07 0.00 0.00

3 2.18 3.08 0.00 0.00

4 2.89 3.96 0.00 0.00

5 3.38 4.84 0.33 1.19

6 3.94 5.67 0.81 2.44

7 4.36 6.46 1.62 3.69

8 4.93 7.35 2.89 5.32

9 5.11 8.07 4.04 6.79

10 5.61 8.82 5.61 8.82






Tabel 4.4 Nilai Gaya dan Perubahan Panjang Polimer BG65 Titanium Beserta Hystrysis-nya


58



(∆L) cukup mendekati linear. Hal ini sesuai dengan teori.






Gambar 4.13. Grafik Gaya Vs Perubahan Panjang Polimer BG65 Titanium

Gambar 4.14. Stress Vs Strain Polimer BG65 Titanium


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 %.





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:

Gambar 4.15. Grafik Perbandingan Data yang Diperoleh dan Hysterysis pada Polimer BG65 Titanium


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.


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.


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-and-

fluids/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


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) Perubahan panjang (mm) Nilai Satuan ADC

0 0.00 0

1 0.09 5

2 0.18 10

3 0.27 15

4 0.36 20

5 0.45 25

6 0.54 30

7 0.63 35

8 0.72 40

9 0.81 45

10 0.90 49

11 0.99 54

12 1.08 58

13 1.17 63

14 1.26 68

15 1.35 72

16 1.44 77

17 1.53 82

18 1.62 87

19 1.71 92

20 1.80 98

21 1.89 104

22 1.98 109

23 2.07 115

24 2.16 120

25 2.25 125

26 2.34 131

27 2.43 136

28 2.52 141

29 2.61 147

30 2.70 154

31 2.79 159

32 2.88 165

33 2.97 170


67


34 3.06 176

35 3.15 182

36 3.24 188

37 3.33 193

38 3.42 199

39 3.51 204

40 3.60 210

41 3.69 215

42 3.78 221

43 3.87 226

44 3.96 232

45 4.05 238

46 4.14 244

47 4.23 249

48 4.32 255

49 4.41 260

50 4.50 266

51 4.59 272

52 4.68 277

53 4.77 283

54 4.86 288

55 4.95 294

56 5.04 300

57 5.13 305

58 5.22 310

59 5.31 316

60 5.40 322

61 5.49 327

62 5.58 333

63 5.67 338

64 5.76 343

65 5.85 351

66 5.94 356

67 6.03 362

68 6.12 368

69 6.21 373

70 6.30 380

71 6.39 385

72 6.48 391

73 6.57 396


68


74 6.66 402

75 6.75 407

76 6.84 412

77 6.93 418

78 7.02 423

79 7.11 428

80 7.20 434

81 7.29 439

82 7.38 445

83 7.47 450

84 7.56 456

85 7.65 461

86 7.74 467

87 7.83 472

88 7.92 478

89 8.01 484

90 8.10 489

91 8.19 495

92 8.28 500

93 8.37 506

94 8.46 512

95 8.55 518

96 8.64 524

97 8.73 529

98 8.82 535

99 8.91 541

100 9.00 546

101 9.09 552

102 9.18 557

103 9.27 563

104 9.36 569

105 9.45 574

106 9.54 579

107 9.63 585

108 9.72 591

109 9.81 596

110 9.90 601

111 9.99 607

112 10.08 613

113 10.17 618


69


114 10.26 624

115 10.35 630

116 10.44 636

117 10.53 641

118 10.62 646

119 10.71 652

120 10.80 657

121 10.89 662

122 10.98 667

123 11.07 673

124 11.16 678

125 11.25 685

126 11.34 690

127 11.43 696

128 11.52 702

129 11.61 707

130 11.70 712

131 11.79 718

132 11.88 724

133 11.97 729

134 12.06 735

135 12.15 741

136 12.24 747

137 12.33 752

138 12.42 758

139 12.51 763

140 12.60 768

141 12.69 774

142 12.78 780

143 12.87 785

144 12.96 791

145 13.05 797

146 13.14 803

147 13.23 809

148 13.32 815

149 13.41 821

150 13.50 827

151 13.59 833

152 13.68 838

153 13.77 844


70


154 13.86 850

155 13.95 855

156 14.04 861

157 14.13 866

158 14.22 872

159 14.31 878

160 14.40 883

161 14.49 889

162 14.58 895

163 14.67 901

164 14.76 907

165 14.85 912

166 14.94 917

167 15.03 923

168 15.12 929

169 15.21 934

170 15.30 940

171 15.39 946

172 15.48 951

173 15.57 957

174 15.66 963

175 15.75 969

176 15.84 975

177 15.93 981

178 16.02 986

179 16.11 992

180 16.20 997



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 'array 10 element, masing untuk sensor Dim Delta_l_hysterisis(10) As Single Dim F_hysterisis(10) As Single '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 'untuk LCD Const _lcdport = Portb Const _lcdddr = Ddrb Const _lcdin = Pinb Const _lcd_e = 2


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 ' karena pada posisi 0 mm pada potentiometer, nilai ADC adalah 1 Else Potentiometer_start = Potentiometer_start End If 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 'masih dalam mm kudrat (diseusaikan dengan material yang ingin diuji) L = 1.3 'dalam meter N = 10 '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 'Spesifik port, enable motor B Portd.2 = 1 'Motor B untuk positif Portd.3 = 0 '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 'Spesifik port, enable motor B Portd.2 = 0 'Motor B untuk positif (reverse) Portd.3 = 1 '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 'untuk mencari nilai b (least square) B2 = Sigma_x * Sigma_y B3 = B1 - B2 B = B3 / A6 Sy1 = N - 2 'untuk mencari Sy kudrat 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 Sy Sb1 = N * Sigma_x2 'untuk mencari Sb Sb2 = Sigma_x * Sigma_x Sb3 = Sb1 - Sb2 Sb4 = N / Sb3 Sb5 = Sqr(sb4) Sb = Sy * Sb5 R1 = N * Sigma_xy 'Untuk mencari koefisien korelasi kelinearan R2 = Sigma_x * Sigma_y R3 = R1 - R2 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 'Mencari nilai modulus Young E = L / E E = E / 1000 'untuk mendapatkan giga pascal (GPA) Delta_e = L / Luas_penampang 'mencari nilai delta E Delta_e = Delta_e * Sb Delta_e = Delta_e / B Delta_e = Delta_e / B Delta_e = Delta_e / 1000 '------------------------------------Menampilkan Data------------------------------------' Delta_l(1) = Delta_l(1) * 1000 'kembali dijadikan mili meter agar mudah ditampilkan 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 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 '1 berarti low Loop


universitas indonesia sistem pengukur modulus...

Documents