Sensor_MEMS_Accelerometer_Aplikasi_Waterpass_DIgital.pdf

JurnalSensor & Transducer

©Tekni kD4 Me M ekatronika | Politeknik Negeri Batam Januar Januarii 2017 2017

APLIKASI WATERLEVELPASS BIDANG HORIZONTAL MENGGUNAKAN SENSOR ACCELEROMETER DEDY SLAMET RIYADI, ASMA JUWITA, PUTRA ANANDA N Jurusan Jurusan Teknik Teknik Mekatro Mekatronika nika Politek Politeknik nik Negeri Negeri Batam Batam E-mail :[email protected] :[email protected],, juwitaa juwitaasma@g [email protected] mail.com m, [email protected] ABSTRAK Penelitian Penelitian ini ini membahas membahas tentan tentang g aplikasi aplikasi dari dari sensor sensor accelerom accelerometer eter yang yang merupaka merupakan n salah satu dari kategori kategori senso sensorr MEMS MEMS (Micro (Micro Electro Electro Mechanic Mechanicals als System). Yang di digunakan untuk me mendeteksi kemiringan (tilt) pa pada suatubida suatubidangda ngdatar tar horizonta horizontall pada sumbu x (roll) (roll) dan y (pitch). (pitch). Perubahan Perubahan posisi posisi sikap (attitu (attitude) de) pada pada sensor sensor accelerome accelerometer ter memberika memberikan n 3 (tiga) inform informasi asi yaitu roll, pitch dan yaw yang direpresentasikan direpresentasikan dalam bentuk tegangan. tegangan. Penelitian ini bertujuan bertujuan untuk untuk menguba mengubah h nilai representas representasii perubaha perubahan n pada sumbu sumbu x(roll) x(roll) dan y(pitch) dalam bentuk bentuk satuan satuan tegangan tegangan ke ke dalam satuan degree. Selain itu untuk meli meliha hatt apak apakah ah alat alat pend pendet etek eksi si kemi kemiri ring ngan an (til (tilt) t) suda sudah h laya layak k atau atau tida tidak k diguna digunakan kan sebag sebagai ai aplik aplikasi asi LEVELP LEVELPASS ASS yang yang di- model modelkan kan yaitu yaitu deng dengan an cara cara merancang merancang sistem sistem kontrol kontrol pendek pendektesi tesi kemiri kemiringan ngan melalui melalui microc microcontro ontroller ller serta monitorin monitoring g hasil hasil data setiap setiap perubaha perubahan n sikap sikap (attitude (attitude)) mengg menggunak unakan an software software LabVIEW. Metode yang digunakan untuk mendeteksi kemiringan attitude merupakan pengabungan pengabungan hasil pengukuran dari dari sumbu x dan dan y. Pengujian Pengujian alat pendeteks pendeteksii kemiringa kemiringan n dilakuka dilakukan n dengan dengan cara cara mensimu mensimulasik lasikan an pergeraka pergerakan n alat di di o o o sumbu x dan y setiap 10 dimana range nilai percobaan dimulai dari 0 - 70 ke arah positif danke arah negative. KataKunci

: Acceleromete Accelerometer, r, pendeteksi pendeteksi kemiringan, kemiringan, WaterLevelp WaterLevelpass, ass, LabVIEW LabVIEW

ABSTRACT This journal discusses discusses about the application application of an accelerometer accelerometer sensor , this sensor is one of the categories of sensors MEMS (Micro Electro Mechanicals Systems). The purpose purpose of this journal to detect detect the slope (tilt) on a horizontal flat flat plane on the x axis (roll) and y axis (pitch). Changes in attitude position on accelerometer sensor provides three basic information, that information are roll, pitch and and yaw which represented in voltage unit. This This study study aimed aimed to change the value of the representation of the changes on the x axis (roll) and y (pitch) in the form of a voltage unit to units of degree. degree. In addition addition to see accurate measurement the detector slope (tilt) as an application LEVELPASS which was modeled by way of designing tilt control system detector through the microcontroller as well as monitoring the results of data every change of attitude using LabVIEW software. The method used to detect the slope attitude is merging the results of measurements measurements of the x-axis x-axis and y-axis. Testing Testing the slope detector is done by simulating the movement of the application device in the xaxis and y-axis each 10 degree where where the range of values values the trial began of 0 degree degree – 70 degree degree towards towards positive positive and negativ negative e direction. direction. Kata Kunci : Acceleromete Accelerometer, r, tilt detection, detection, WaterLevelpa WaterLevelpass, ss, LabVIEW LabVIEW Jurnal Ujian Akhir Semsester Sensor dan Transducer


©TeknikD4 Mekatronika | Politeknik Negeri Batam Januari 2017

1. Pendahuluan Perkembangan dan kemajuan teknologi telah menciptakan banyak alat-alat yang mampu mempermudah dan mempercepat pekerjaan manusia.Alat-alat bantu ini menggunakan sistem instrumentasi atau elektronika digital yang banyak digunakan di tempat-tempat umum terlebih pada kehidupan sehari hari. Instrumentasi merupakan suatu alat/device yang digunakan untuk pengukuran dan pengendalian didalam suatu sistem. Instrumentasibisa juga berperan sebagai alat pengukurdari semua jenis besaran fisis, kimia, mekanis, maupun besaran listrik. Beberapa contoh di antaranya adalah : alat ukur massa, waktu, panjang, luas, sudut, suhu, kelembaban, tekanan, aliran, pH (keasaman), level, radiasi, suara, cahaya, kecepatan, torque, sifat listrik (arus listrik, tegangan listrik, tahanan listrik), densitydan lain sebagainya. Elektronika dan Instrumentasi merupakan cabang ilmurekayasa yang menggabungkan antara pengetahuan elektronika dan instrumentasi yang diperlukan dalam suatu industri. Dalam bidang industri, pengetahuan elektronika sangat diperlukan untuk mendukung sistem pengukuran dan pengontrolan instrumentasi dari industri yang dikendalikan. Salah satu alat instrument manual yang sangat kritikal dalam pengukuran ke levelan suatu bidang ialah waterpass. Waterpass adalah alat yang digunakan untuk mengukur atau menentukan sebuah benda atau garis dalam posisi rata baik pengukuran secara vertikal maupun horizontal.Pemakaian waterpass dilakukan dengan sederhana, yaitu menempatkan permukaan alat ke bidang permukaan yang di cek. Untuk mengecek kedataran maka dapat diperhatikan gelembung cairan pada alat pengukur yang ada bagian tengah alat waterpass. Sedangkan untuk mencek ketegakan maka dapat dilihat gelembung pada bagian ujung waterpass. Untuk memastikan apakah bidang benar rata maka gelembung harus benar benar berada ditengah alat yang ada. Akan tetapi penggunaan waterpass manual dalam sehari hari tidak bisa untuk menampilkan berapa banyak nilai kemiringan dari suatu bidang datar. Berdasarkan permasalahan diatas, akan dibuat aplikasi yang dapat digunakan untuk mengukur kemiringan objek bidang datar yang ingin diketahui tanpa memerlukan alat tambahan dan menghemat waktu dalam mencari kemiringan bidang datar objek. Sistem penggukuran dan monitoring pada penelitian ini direalisasikan berdasarkan 3 perangkat keras. Perangkat keras tersebut adalah accelerometer, mikrokontroler Arduino UNO serta PC (personalComputer). Tampilan yang digunakan untuk menampilkan output dari sistempengukuran/pendeteksi sikap ( attitude) menggunakan program LabVIEW versi 2013. 2. Metodologi 2.1 Accelerometersebagai Pendeteksi Kemiringan Sensor accelerometer adalah suatu alat untuk mengukur percepatan sehingga dapat mendeteksi adanya perubahan posisi devicedan berapa banyak perubahan itu terjadi, sensor ini telah banyak dipakai di beberapa bidang seperti pada windows phone, namun kali ini sensor diaplikasikan sebagai sensor pada perancangan alat ukur yaitu waterpasslevel digital. Sensor akselometer sangatlah cocok digunakan pada perancangan waterpass digital ini karena sifat sensor yang peka terhadap tekanan yang diberikan terhadap lingkungannya bahkan ketika diletakkan diatas meja sekalipun . Accelerometer dapat digunakan sebagai pendeteksi kemiringan sudut (tilt-angle) dengan melakukan perhitungan trigonometri. Perhitungan ini hanya dapat digunakan untuk menentukan kemiringan sudut (tilt-angle) pada sumbu(x) roll dan sumbu (y) pitch. Sensor 3axis accelerometer MMA7361 merupakan sensor percepatan berbasis capacitive micromachined accelerometer. Sensor ini dapat "mengindera" percepatan yang dialami sensor pada 3 sumbu (sumbu XYZ). Modul Pin Configuration sensor MMA7361 dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Jurnal Ujian Akhir Semsester Sensor dan Transducer



Gambar1.Pin Configuration Sensor Accelerometer MMA7361

Pada dasarnya sensor MMA7361 merupakan sensor percepatan, namun dengan beberapa konversi (perhitungan), tegangan keluaran yang merupakan fusi percepatan dapat dikonversi menjadi fungsi kemiringan. Konversi keluaran sensor MMA7361 yang merupakan fungsi percepatan menjadi fungsi kemiringan dapat dilakukan dengan memanfaatkan percepatan gravitasi. Hal ini dapat terjadi karena ketika kemiringan sensor berubah terhadap arah percepatan gravitasi, percepatan yang dialami sensor pada salah satu sumbu juga berubah. Kondisi di mana percepatan gravitasi yang dialami sensor dapat dijadikan parameter sudut kemiringan dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar2. Parameter persamaan sudut kemiringan

Gambar tersebut menunjukkan bahwa kemiringan yang dialami sensor (θ) mengakibatkan sumbu-x dan sumbu-z mengalami percepatan, yakni oleh percepatan gravitasi (g), sehingga tegangan keluaran sensor pada sumbu-x dan sumbu-z juga berubah. Perhitungan dapat dilakukan dengan persamaan berikut untuk mengonversi tegangan (volt) menjadi sudut kemiringan (derajat).

Dimana: VOUT VOFFSET ΔV/Δg θ

= Tegangan keluaran sensor (Volt) = Tegangan offset sensor saat percepatan nol (90o terhadap gravitasi) = Sensitivitas = Sudut kemiringan Jurnal Ujian Akhir Semsester Sensor dan Transducer



Dimana Nantinya Persamaan diatas akan digunakan sebagai dasar control pemrograman di arduinonya

2.2 Gambaran Umum Sist m Berdasarkan kegunaan Wat rpass Level ,maka dapat diturunkan spesifikasi dari alat pendeteksi kemiringan Spesifikasi alat pendeteksi sikap kemiringan terseb t sebagai berikut: 1. Alat pendeteksi sika kemiringan dapat mendeteksi perge eran sudut pada sumbugerak. Sumbu tersebut adalah: a. Sumbu x (roll) b. Sumbu y(pitch) 2. Alat pendeteksi kemirin an harus dapat mengukur dan membedaka sudut kemiringan (tilt angle) pada sudut–sudut 0o, 15o, 30o dan 45o.Masing masing kearah positif dan ke arah negative dari sumbu x dan y. Secara umum sistem yang dirancang memiliki 3 sub-sistem yaitu bagian input yang diwakilkan dengan blok sub- istem alat ukur sensor accelerometer, pro es yang diwakilkan pada blok sub- sistem unit kendali dan output yang diwakilkan pada bloksub-sistem unit display.

Display Gamb r3.Blok diagram sistem secara umum

Sistem yang dirancang seperti yang terlihat pada Gambar3 pada pe elitian ini memiliki spesifikasi serta penjelasan si gkat sebagai berikut a.Input Input pada system adalah embacaan Pengukuran perubahan nilai pada sumbu x, y dan z dari sensor Accelerometer MMA7361. b.Proses Unit kendali proses pada system ini terdiri dari 1buah mikrokontrole , yaitu Arduino Uno dan Kabel USB seri A to seri B.Fungsi–fungsi dari unit kendali pada system ini adalah sebagai berikut: Jurnal Ujiian Akhir Semsester Sensor dan Transducer



Berfungsi untuk membaca hasil pengukuran dari sensor serta pengaturan sensor Berfungsi sebagai pengolah perhitungan matematis yang digunakan untuk mengkonversi hasil pengukuran sensor accelerometer yang berupa nilai tegangan menjadi nilai pergeseran sudut pada masing masing sumbu x dan y. Berfungsi sebagai media pentransmisian data hasil pengukuran yang telah diolah melalui kabel USB to serial arduino

-

-

-

c.Display Output Personal computer digunakan sebagai display dari hasil pengukuran oleh sensor pada alat waterlevelpass yang telah diolah pada mikrokontroler dengan mengunakan program LabVIEW versi2013. Personal computer yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut: Operating System PC Intel Core i3 2.4GHz PC mengunakan sistem operasi windows 7 64-bit Program yang digunakan sebagai display adalah LabVIEW 64 bitversi 2013. • • •

2.3Perancangan PerangkatKeras Pada penelitian ini sistem dirancang mengunakan 3 perangkat keras yaitu Sensor Accelerometer, Mikrokontroler Arduino Uno dan Personal Computer seperti gambar dibawah.

Arduino Arduino

Accelerometer

Gambar4.Blokdiagramperancangan perangkat keras

Pemaparan lebih lanjut mengenai perancanganperangkatkeras adalah sebagai berikut: a.Accelerometer MMA7361 Accelerometer adalah modul yang berisi sensor percepatan 3 sumbu berbasis kapasitor mikro.Fitur utama dari modul ini adalah dapat dihubungkan dengan mudah ke sebuah mikroprosesor secara analog. Nilai percepatan di setiap sumbu diberikan sebagai sebuah tegangan analog.Modul ini beroperasi pada tegangan VCC 3.3V atau 5V sehingga dapat dengan mudah dihubungkan ke berbagai jenis mikroprosesor.Semua pin pada MMA7361 tersedia pada pin-pin header. Pada modul ini terdapat regulator tegangan 3.3V dan indikator LED untuk kemudahan.Daftar pin-pin pada modul tersebut berikut fungsinya masing-masing akan diterangkan pada halaman selanjutnya. Jurnal Ujian Akhir Semsester Sensor dan Transducer


Pin Label


Description

1

X

X axis analog output

2

Y

Y axis analog output

3

Z

Z axis analog output

4

SL

Sleep mode digital input (sleep=low, normal=high)

5

0G

Linear free-fall detection digital output

6

5V

5V power supply input (when using 5V instead of 3.3V)

7

3V3

3.3V power supply input (when using 3.3V instead of 5V)

8

GND Ground

9

GS

10 ST

Sensitivity digital input (1.5g=low, 6g=high) Self test digital input (normal=low, test=high)

Perhatikan bahwa ada 2 input untuk power supply, namun hanya 1 saja yang boleh dihubungkan pada satu waktu, dan input SLEEP mesti dihubungkan ke logic HIGH untuk dapat beroperasi normal.Jika power supply menggunakan 5V maka input HIGH adalah 5V, sedangkan jika power supply menggunakan 3.3V maka input HIGH adalah 3.3V. Dengan demikian modul ini dapat dengan mudah digunakan di Arduino. b.Mikrokontroler Arduino Mega ADK Jenis yang ini adalah yang paling banyak digunakan. Terutama untuk pemula sangat disarankan untuk menggunakan Arduino Uno. Dan banyak sekali referensi yang membahas Arduino Uno. Versi yang terakhir adalah Arduino Uno R3 (Revisi 3), menggunakan ATMEGA328 sebagai Microcontrollernya, memiliki 14 pin I/O digital dan 6 pin input analog. Untuk pemograman cukup menggunakan koneksi USB type A to To type B. Sama seperti yang digunakan pada USB printer.

c. Personal Computer Personal computer digunakan sebagai display hasil pengukuran dari sensor pada system ini. Komunikasi yang digunakan antara mikrokontroler dengan PC mengunakan kabel USB dari tipe A ke tipe B. Spesifikasi dari PC tersebut adalah sebagai berikut: Processor Intel Core i3 2,73 Ghz RAM DDR23GB Operating System Windows 7 64 bit LabVIEW 2013 64-bit • • •

2.4Perancangan Perangkat Lunak Pada system ini perancangan perangkat lunak dilakukan pada unit display yaitu personal computer dan unit control yaitu mikrokontroler. Perancangan perangkat lunak pada personal computer menggunakan aplikasi LabView 2013 yang akan digunakan sebagai display dari hasil pengukuran. Perancangan perangkat lunak pada mikrokontroler menggunakan Bahasa pemrograman C++ menggunakan aplikasi IDE (Integrated development enviroment) dari Arduino. Diagram alur dari proses-proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 5. Secara umum terdapat 4 (empat) proses komputasi yang dilakukan pada system ini.Proses–proses tersebutadalah : 1.

Initiating system melakukan inisiasi protokol komunikasi, konfigurasi sensor dan menentukan faktor kalibrasi. Jurnal Ujian Akhir Semsester Sensor dan Transducer


2. 3. 4.


Reading sensor measurement adalah membaca datahasil pengukuran accelerometer. Processing sensor measurement in to attitude adalah melakukan perhitungan matematis untukmendapatkan informasi nilai sudut (Roll dan pitch). Display attitude adalah menampilkan informasi attitude (Roll danpitch) pada personal computer

Gambar5.Flowchartprogramsecaraumum

Proses yang pertama hingga proses yang ketiga terjadi di dalam mikrokontroler Arduino Uno sedangkan proses yang ke-empat terjadi pada personal computer. 2.5 Realisasi perangkat keras Realisasi perangkat keras dilakukan diatas pcb matrix dengan dilengkapi box sebagai wadah alat pendeteksi kemiringan. Hubungan anatara mikrokontroler Arduino Uno dilakukan dengan menggunakan jumper dan di solder pada bagian PCB matrixnya . Realisasi perangkat keras dapat dilihat pada Gambar6. Sensor Accelerometer MMA7365 terletak pada atas box . Sedangkan mikrokontroler Arduino Uno terletak di dalam box . Penggunaan dua lampu LED sebagai indikasi apabila masing masing sumbu x dan y berada pada level sejajar atau horizontal maka kedua lampu tersebut akan menyala.

Gambar6.RealisasiPerangkatKeras Jurnal Ujian Akhir Semsester Sensor dan Transducer



2.6 Realisasi perangakt Lunak Realisasi perangkat lunak dilakukan pada software LabVIEW versi2013. Software LabVIEW 2013 berfungsi untuk menampilkan hasil pengukuran dari alat ukur waterpass Level. Pada gambar 7 dapat dilihat tampilan dari sistem pengukuran dan monitoring alat pendeteksi kemiringan. Pemrograman LabVIEW dilakukan dengan mengkonfigurasi blockblock yang merepesentasikan suatu fungsi.

Gambar7. Blok Program LabVIEW

Hasil pengukuran yang berupa pitch dan roll disajikan dalam 3 (tiga) format data seperti yang terlihat pada Gambar8. Format pertama adalah indicator yang menyajikan data roll dan pitch. Format kedua adalah grafik digunakan untuk melihat respon dari pengukuran roll dan pitch. Format ketiga disajikan dalam bentuk bar, vertical bar menyajikan data pitch dan horizontal bar menyajikan data roll. Informasi yang ditampilan pada software LabVIEW memilikisatuan derajat (o).

Gambar8. LabVIEWDisplay Jurnal Ujian Akhir Semsester Sensor dan Transducer



Pengaturan program dilakukan dengan mengatur nilai baud rate sebesar 9600 dan pengaturan port komunikasi serial sebelum menjalankan program ini. Pengisian buadrate dilakukan secara manual pada blok BaudRate dan port komunikasi denganmembuka combo box pada kolom COMMPort. 3. PENGUJIANDAN ANALISIS 3.1 Metode Pengujian Pengujian dari alat pendeteksi kemiringan menggunakan busur derajat dan dilakukan dengan cara menyimulasikan kinematika pergerakan tiap 10 derajat. Kinematika pergerakan tersebut adalah rotasi pada sumbu x (roll) dan rotasi pada sumbu y (pitch). Rotasi pada tiap sumbu dilakukan searah dengan jarum jam (sumbu positif) dan berlawanan dengan arah jarum jam (sumbu negatif). Rotasi pada tiap – tiap sumbu diukur dalam satuan derajat(o). Nilai pengukuran rotasi dimulai dari 0o hingga 700. Nilai tersebut dipilih untuk mensimulasikan kinematika waterlevelpass. Pengukuran dilakukan sebanyak 3 (tiga) kali yang dilakukan secara berulang pada tiap –tiap sumbu rotasi. Skala pengukuran rotasi adalah sebesar 10o. Pengaturan rotasi dari 0o hingga 70o dilakukan secara manual dengan cara menyimulasikan alat pendeteksi kemiringan terhadap nilai kemiringan yang diukur menggunakan busur derajat. Pembacaan nilai yang terukur dilakukan melalui software LabVIEW pada personal computer. Nilai yang terukur kemudian akan dibandingkan dengan nilai sebenarnya. Nilai sebenarnya diperoleh dari pengukuran menggunakan busur derajat. 3.2HasilPengujian Hasil pengujian dari alat pendeteksi kemiringan (waterlevelpass) disajikan dalam dua kategori. Kategori tersebut adalah rotasi pada sumbu x (roll) dan sumbu y (pitch). Pada tiap kategori akan dibagi menjadi 2 kategori berdasarkan arah pergerakanya. Arah pergerakan tersebut adalah rotasi searah jarum jam (rotasipada sumbu positif) dan berlawanan dengan arah jarum jam (rotasi pada sumbu negatif). Pengujian dilakukan berulang sebanyak 3 (lima) kali pengulangan. Tujuan dari penggulangan untuk mendapatkan nilai rata-rata yang terbaik untuk digunakan mencari nilai simpangan rata-rata. Persamaan yang digunakan untuk mencari standard deviasi adalah persamaan dibawah ini

Simpangan rata–rata (standar deviasi) adalah suatu simpangan/error yang terukur oleh alat pendeteksi kemiringan. Simpangan/error tersebut merepresentasikan nilai akurasi suatu sensor. Sehingga semakin kecil nilai simpangan ratarata maka semakin dekat hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya sehingga semakin akurat hasil pengukuran yang terukur. Sebaliknya, semakin besar nilai simpangan rata – rata maka semakin tidak akurat hasil pengukuran yangterukur.

3.2.1 Rotasi pada sumbux(roll) Rotasi pada sumbu x (roll) searah jarum jam merupakan rotasi pada sumbu positif atau pergerakan waterpass level adalah miring kearah kanan. Sedangkan rotasi pada sumbu x (roll) berlawanan dengan jarum jam merupakan rotasi pada sumbu negatif atau pergerakan waterpass level adalah miring ke arah kiri. Data hasil pengukuran rotasi adalah sebagai berikut:




a. Rotasi pada sumbu x (roll) positif Tabel1. Tabel rotasi pada sumbu x ( roll) positif skala 10 derajat Hasil Pengukuran Skala Pengukur 10 ⁰ Sumbu Positif No

Nilai Sebenarnya

PengukuranKe-n Ke-1

ke-2

RataRata ke-3

Pengukuran

simpangan

1

0

0,97

0,04

0,04

0,35

0,54

2

10

10,91

10,91

10,91

10,91

0,00

3

20

20,28

20,28

20,72

0,77

4

30

29,18

29,18

30,26

29,54

0,62

5

40

40,16

40,16

38,95

39,76

0,70

6

50

50,33

51,82

50,33

50,83

0,86

7

60

60,79

60,79

60,79

60,79

0,00

8

70

67,98

67,98

64,87

66,94

1,80

21,61

SimpanganRata-Rata

0,56

Gambar 9. Grafik rotasi pada sumbu x ( roll) positif skala pengukuran 10

Hasil pengukuran rotasi pada sumbu x (roll) positif pada skala 10 diperoleh simpangan rata – rata sebesar 0,56 terhadap nilai sebenarnya. Pada Gambar 9 dapat dilihat bahwa hasil pengukuran sudah mendekati nilai sebenarnya dengan simpangan terbesar pada pengukuran sudut 70 derajat dengan simpangan sebesar 1,8 .




b. Rotasi pada sumbu x (roll) negatif Tabel2. Tabel rotasi pada sumbu x (roll) negatif skala 10 derajat Hasil Pengukuran Skala Pengukur 10 ⁰ Sumbu Negatif No

Nilai Sebenarnya

PengukuranKe-n Ke-1

ke-2

RataRata ke-3

Pengukuran

simpangan

1

0

0,97

0,04

0,04

0,35

0,54

2

10

10,04

10,04

11,3

10,46

0,73

3

20

20,69

20,69

20,25

0,76

4

30

34,02

30,71

31,8

32,18

1,69

5

40

44,47

44,47

44,47

44,47

0,00

6

50

51,94

53,48

55,62

53,68

1,85

7

60

79,31

79,31

73,93

77,52

3,11

8

70

87,33

87,33

90

88,22

1,54

19,37

Simpangan Rata-Rata

0,98

Gambar 10. Grafik rotasi pada sumbu x ( roll) negatif skala pengukuran 10

Hasil pengukuran rotasi pada sumbu x (roll) negatif pada skala 10 diperoleh simpangan rata – rata sebesar 0,98 terhadap nilai sebenarnya. Pada Gambar 9 dapat dilihat bahwa hasil pengukuran sudah mendekati nilai sebenarnya dengan simpangan terbesar pada pengukuran sudut 60 derajat dengan simpangan sebesar 3,1. Dari data hasil pengukuran rotasi pada sumbu x (roll) positif dan sumbu negative diperoleh hasil pengukuran yang sudah mendekati nilai sebenarnya dengan simpangan rata– rata sebesar 0,58o. Hasil pengkuran ini adalah hasil pengukuran dari accelerometer. Dapat disimpulkan Alat pendeteksi kemiringan bias digunakan untuk mendeteksi kemiringan terhadap rotasi sumbu x (roll). Hal tersebut berdasarkan pada analisis bahwa hasil pengukuran sudah mendekati nilai sebenarnya dengan simpangan rata– ratasebesar0,58o derajat. Sehingga alat ini mampu untuk membedakan sudut0o, 15o, 30odan 45o.




3.2.1 Rotasi pada sumbux(roll) Rotasi pada sumbu y (pitch) searah jarum jam merupakan rotasi pada sumbu positif atau pergerakan waterpass level adalah miring kearah kanan. Sedangkan rotasi pada sumbu y (pitch) berlawanan dengan jarum jam merupakan rotasi pada sumbu negatif atau pergerakan waterpass level adalah miring ke arah kiri. Data hasil pengukuran rotasi adalah sebagai berikut: a. Rotasi pada sumbu y (roll) positif Tabel 3. Tabel rotasi pada sumbu y ( pitch) positif skala 10 derajat Hasil Pengukuran Skala Pengukur 10 ⁰ Sumbu Positif No

Nilai

PengukuranKe-n

RataRata

Sebenarnya

Ke-1

ke-2

ke-3

Pengukuran

simpangan

1

0

0,97

0,04

0,04

0,35

0,54

2

10

12,25

11,3

10,04

11,20

1,11

3

20

20,69

20,69

21,69

21,02

0,58

4

30

35,53

35,53

34,02

35,03

0,87

5

40

44,47

45,79

45,79

45,35

0,76

6

50

55,62

55,62

57,31

56,18

0,98

7

60

65,8

73,93

68,18

69,30

4,18

8

70

87,33

87,33

87,33

87,33

0,00

SimpanganRata-Rata

1,28

Gambar 11. Grafik rotasi pada sumbu y ( pitch) positif skala pengukuran 10

Hasil pengukuran rotasi pada sumbu y (pitch) positif pada skala 10 diperoleh simpangan rata – rata sebesar 1,28 terhadap nilai sebenarnya. Pada Gambar 11 dapat dilihat bahwa hasil pengukuran sudah mendekati nilai sebenarnya dengan simpangan terbesar pada pengukuran sudut 70 derajat dengan simpangan sebesar 4,18 .




b. Rotasi pada sumbu y (roll) negatif Tabel 4. Tabel rotasi pada sumbu y ( pitch) negatif skala 10 derajat Hasil Pengukuran Skala Pengukur 10 ⁰ Sumbu Negatif No

Nilai

PengukuranKe-n

RataRata

Sebenarnya

Ke-1

ke-2

ke-3

Pengukuran

simpangan

1

0

0,97

0,04

0,04

0,35

0,54

2

10

13,13

12,18

13,13

12,81

0,55

3

20

23,63

22,62

23,63

23,29

0,58

4

30

31,71

33,93

33,93

33,19

1,28

5

40

40,16

41,39

40,16

40,57

0,71

6

50

53,35

54,94

57,17

55,15

1,92

7

60

67,98

64,87

67,98

66,94

1,80

8

70

73,67

77,4

73,67

74,91

2,15

SimpanganRata-Rata

0.60

Gambar 12. Grafik rotasi pada sumbu y ( pitch) negatif skala pengukuran 10

Hasil pengukuran rotasi pada sumbu y (pitch) negatif pada skala 10 diperoleh simpangan rata – rata sebesar 0,60 terhadap nilai sebenarnya. Pada Gambar 12 dapat dilihat bahwa hasil pengukuran sudah mendekati nilai sebenarnya dengan simpangan terbesar pada pengukuran sudut 70 derajat dengan simpangan sebesar 2,15 . Dari data hasil pengukuran rotasi pada sumbu y (pitch) positif dan sumbu negative diperoleh hasil pengukuran yang sudah mendekati nilai sebenarnya dengan simpangan rata– rata sebesar 0,48. Hasil pengkuran ini adalah hasil pengukuran dari accelerometer. Dapat disimpulkan Alat pendeteksi kemiringan bias digunakan untuk mendeteksi kemiringan terhadap rotasi sumbu y (pitch). Hal tersebut berdasarkan pada analisis bahwa hasil pengukuran sudah mendekati nilai sebenarnya dengan simpangan rata– ratasebesar 0,48o derajat. Sehingga alat ini mampu untuk membedakan sudut 0o, 15o, 30odan 45o. Jurnal Ujian Akhir Semsester Sensor dan Transducer



4. KESIMPULAN DANSARAN 4.1Kesimpulan Dari hasil pengukuran dapat di tarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Simpangan rata – rata hasil pengukuran rotasi pada sumbu x (roll) sebesar 0,58o dan rotasi pada sumbu y (pitch) sebesar 0,48o sudah memenuhi spesifikasi dari alat Pendeteksi kemiringan (Waterpass level), sehingga alat ini layak digunakan untuk mengukur kemiringa rotasi pada sumbu x (roll) dan sumbu y (pitch) pada kedatarang suatu bidang. Hal ini berdasarkan pada kemampuan dari alat pendeteksi kemiringan bidang datar/waterpass dapat membedakan 0o, 15o, 30odan45o. 2. Secara keseluruhan alat pendeteksi kemiringan sudah layak digunakan pada waterpass level bidang, Hal ini sesuai dengan simpangan rata – rata yang diperoleh dari hasil pengukuranrotasipada sumbux(roll)sebesar0,58o,rotasi padasumbu y(pitch)sebesar 0,48o . 4.2Saran Adapun saran untukpengembanganlebih lanjutsebagai berikut: 1. Base dari sensor masih belum solid untuk pengaplikasian waterpass, jadi ada kemungkinan berubah rubah nilai x, y, dan z nya pada waktu kondisi 0 derajat 2. Alat hanya menggunakan orientasi kerataan bidang horizontal, bisa ditambahkan dengan kerataan bidang vertikal 3. Diperlukan suatu alat / system untuk mengkompensasi pengukuran rotasi pada sumbu z (yaw) 4. Pengembangan system wireless antara mikrokontroler dengan personal computer. Sehingga dapatdigunakan sebagai sistem monitoring pada aplikasi waterpass level sistem.


Sensor_MEMS_Accelerometer_Aplikasi_Waterpass_DIgital.pdf

Recommend Documents