RANCANG BANGUN KOMPONEN MEKANIK ...eprints.umm.ac.id/55858/1/PENDAHULUAN.pdfRANCANG BANGUN KOMPONEN...
Transcript of RANCANG BANGUN KOMPONEN MEKANIK ...eprints.umm.ac.id/55858/1/PENDAHULUAN.pdfRANCANG BANGUN KOMPONEN...
-
RANCANG BANGUN KOMPONEN MEKANIK
ANEMOMETER NIRKABEL BERBASIS AKUISISI DATA
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik(S-1)
Disusun Oleh :
Yugik Adityawan
(201510120311218)
TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2019
-
vii
ABSTRAK
Anemometer dipasaran memiliki berbagai bentuk dan pengoperasian yang
berbeda-beda. Mulai yang paling sedehana sampai yang memiliki sistem akuisisi
data realtime, ada pula anemometer yang mengakusisi data realtime secara
wireless. Namun, Anemometer ini dibuat oleh perusahaan luar negeri sehingga
harga menjadi mahal. Penelitian ini bertujuan membuat Anemometer berbasis
akuisisi data realtime dengan harga murah. Anemometer juga akan dibuat dengan
fasilitas wireless. Fasilitas wireless akan memanfaatkan gelombang radio. Metode
yang dipakai perancangan menggunakan metode pahl and beithz. Komponen
utama terbagi 2 bagian, yaitu komponen mekanik dan komponen akuisisi data
realtime. Komponen mekanik terdiri dari cup, poros dan bearing, komponen
akuisisi data realtime terdiri dari mikrokontroler, sensor optocoupler, sensor DHT
11, sensor CMPS 11, radio telemetry dan komputer. Sensor-sensor akan membaca
data sesuai fungsinya dan data yang di dapat akan diolah oleh mikrokontroler
menjadi data digital. Data digital akan dikirim melalui radio telemetry dan akan di
tampilkan pada komputer. Data yang diperoleh berupa angka yang kemudian
dapat disimpan dan diolah sesuai kebutuhan. Alat yang dirancang bangun ini diuji
kemampuan jaraknya, ketelitiannya dan uji liniaritas hasilnya dapat dianggap
cukup baik.
Kata kunci : Anemometer, akuisisi data, komponen mekanik, harga
-
viii
ABSTRACT
Anemometer on the market has various forms and different operations. It starts
from a simple anemometer until it has a real-time data acquisition system. There
is also the anemometer that acquires real-time data wirelessly. However, that
anemometer made by a foreign company, so the price becomes quite expensive.
Thus, the goal of this research is creating an anemometer based on real-time data
acquisition with low prices. This anemometer also will be equipped with a
wireless facility. Moreover, the wireless facility will utilize radio waves. On the
other hand, the researcher used Pahl and Beitz method for designing. The main
components are divided into 2 parts. Those are the mechanical component and
the realtime data acquisition component. Mechanical components consist of a
cup, an axis, and bearings. Besides, real-time data acquisition components consist
of a microcontroller, optocoupler sensor, DHT 11 sensor, CMPS 11 sensor, radio
telemetry, and computer. Those sensors will read the data according to their
functions and the data processed by the microcontroller into digital data. Then,
digital data will be sent via radio telemetry and will be displayed on a computer.
The data obtained in the form of numbers that can be stored and processed as
user need. This designed tool was tested for its distance, accuracy and the
linearity test results were quite good.
Keyword: Anemometer, data acquisition, Mechanical component, price
-
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur kehadirat Allah SWT. karena atas berkat dan rahmatNya
saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini dilakukan untuk
memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar sarjana teknik mesin fakultas
teknik universitas muhammadiyah malang. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan
dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada
penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini.
Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua yang selalu memberikan dukungan dan doa agar tugas
akhir ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya.
2. Bapak Ir.Trihono Sewoyo , MT dan bapak Budiono S,si, MT , selaku
dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga, pikiran
dan kesabarannya dalam memberikan bimbingan serta pengetahuannya.
3. Seluruh dosen, staf dan karyawan di jurusan Teknik Mesin yang telah
memberikan bantuan daqn pengertiannya selama kuliah di Universitas
Muhammadiyah Malang.
4. Teman-teman mesin angkatan 2015 yang selalu memberikan semangat
serta masukan kepada penulis, khususnya mesin kelas E.
Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari
sempurna dan masih banyak terdapat kesalahan dan kekurangan. Untuk itu penulis
dengan senang hati merima kritik, masukan dan saran yang dicapai
menyempurnakan tugas akhir ini.
Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembacannya.
Malang, 8 Oktober 2019
YUGIK ADITYAWAN
-
x
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL………………………………..…….……..…………………..i
POSTER………………………………………………………...….……………..ii
LEMBAR PENGESAHAN……………………………………...……………...iii
LEMBAR ASISTENSI…………………………………………...……………..iv
LEMBAR PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT………………………….……vi
ABSTRAK………………………………………………..……………………..vii
ABSTRACT……………………………………………………...…...………...viii
KATA PENGANTAR………………………………………………..………....ix
DAFTAR ISI……………………………………………………………………...x
DAFTAR TABEL………………………….………………………..………....xiii
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………….......xiv
BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………...…...1
1.1 Latar Belakang ………………………………………………………..1
1.2 Rumusan Masalah…………………………….……………….………6
1.3 Tujuan Penelitian ……………………………….……………………..6
1.4 Manfaat penelitian…………………………….……………………….6
1.5 Batasan Masalah ……………………………….……………………...7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA……………………….…….………….……….8
2.1 Anemometer…………………………………………………………...8
2.1.1 Jenis-jenis Anemometer…………...………………….……….....8
2.2 Angin…………………………………………………….….………..13
2.2.1 Fungsi Angin…………………...…………………...…….…….13
2.2.2 Tipe Angin…...…………………..……………………..….…..14
2.2.3 Kecepatan Angin…………………………...…………...………14
2.3 Bearing …………………………………….………………………...17
2.4 Poros ……………………………………….………………………..23
-
xi
2.4.1 Fungsi Poros……………...………………………….….……...23
2.5 Akuisisi Data …………………………………………………….…..23
2.6 Metode Perancangan……………………...……………….…….…...24
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ……….………….………..27
3.1 Perancangan………………………………………………..………..27
3.1.1 Daftar Persyaratan Desain……………………..………....…,.....27
3.1.2 Identifikasi Masalah…………………………………….………30
3.1.3 Struktur Fungsi ………………………………………….……...31
3.1.4 Prinsip Kerja …………………………………………….……...32
3.1.5 Kombinasi dan Susunan Konsep……………………….……….33
3.1.6 Pemilihan Konsep Varian …………………………….………...35
3.2 Desain Perangkat Keras …………………………………….……….35
3.2.1 Desain cup penangkap angin …………………………….……..36
3.2.2 Desain baling-baling…………………………………….………37
3.2.3Desain body utama …….………………………………….…….37
3.2.4 Desain body 1…………………………………………….……..38
3.2.5 Desain body 2………………………….…………………….….38
3.2.6 Desain Pengarah Modul CMPS11…………………….………..39
3.3 Proses Pengerjaan………………….………………………………...39
3.3.1 Alat yang digunakan…………………………………….………39
3.3.2 Bahan yang digunakan………………………………….………40
3.3.3 Proses Pengerjaan………………………………………….…....40
3.3.4 Proses Finishing………….……………………………………..43
BAB IV PEMBAHASAN………………………………………………………45
4.1 Perhitungan…………………………………………………….…….45
4.1.1 Perhitungan gaya dorong angin………………………….…….45
4.1.2 Menghitung dimensi baling-baling……………………….…....46
4.1.3 Menghitung Tegangan Bending baling-baling (σb)……..……..47
-
xii
4.1.4 Perhitungan Dimensi Poros……………….……………….…...48
4.2. Perancangan pengarah angin………….……………………….…….50
4.2.1 Mencari gaya dorong angin…….……...…………………….…50
4.2.2 Menghitung dimensi batang pengarah angin………..……….…52
4.2.3 Menghitung Tegangan Bending batang pengarah angin (σb).....53
BAB V PENUTUP………….………………………..…….……………………55
5.1 Kesimpulan…………………………………….………………….….55
5.2 Saran………………………………….………………………….…...55
DAFTAR PUSTAKA………………………….………………………………..57
LAMPIRAN
-
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Skala Beaufort…………………………………………...…………….15 Tabel 3.1 Daftar Persyaratan Spesifikasi Desain ……….……………………….27
Tabel 3.2 Kombinasi sub-fungsi yang didasarkan pada diagram blok sub-fungsi ……………………………………………………......................33
-
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar1.1 Anemometer mangkok……………………………….……. ...………1
Gambar 1.2 Anemometer kipas…………………………………………………....2
Gambar 1.3 Anemometer kawat panas……………………………………………3
Gambar 1.4 Digital Anemometer ………………………..………………..….……3
Gambar 1.5 Anemometere wind speed sensor……………………………….…….4
Gambar 1.6 Anemometere combined wind sensor…………………………..…….5
Gambar 2.1 Anemometer Mangkok………………………………………….....…9
Gambar 2.2 (a) Anemometer Tipe Kipas………………………………………...10
Gambar 2.2 (b) Anemometer Kipas Portable…………………………….………10
Gambar 2.3 Anemometer kawat panas………………………………………..…10
Gambar 2.4 Anemometer Laser Dopler……………………………..…….….….11
Gambar 2.5 Anemometer ultrasonik…………………………………………..…11
Gambar 2.6 Anemometer Resonance Akustic………………………………...…12
Gambar 2.7 Anemometer bola ping-pong…….……………………..…...………12
Gambar 2.8 Bearing atau bantalan……………………………………...………..17
Gambar 2.9 Jenis bearing………………………………………………………..18
Gambar 2.10 Journal bearing (sleeve bearing)…………………………...……..18
Gambar 2.11 Bushing…………………………………………………………….19
Gambar 2.12 Ball bearing…………………………………………..……………20
Gambar 2.13 Cylinder roller bearing……………………………………………20
Gambar 2.14 Barrel Roller bearing………………………………...……………21
Gambar 2.15 Taper roller bearing…………………………………...…………..21
Gambar 2.16 Needle bearing……………………………………………….……22
-
xv
Gambar 2.17 Macam-macam beban pada bearing……………… ..…………….23
Gambar 2.18 Elemen sistem akuisisi data……..………………….….……….…24
Gambar 2.19 Diagram alur perancangan menurut pahl and beitz……..…………26
Gambar 3.1 Diagram blok fungsi keseluruhan…….………….….……………...31
Gambar 3.2 Aliran energi pada diagram blok fungsi ………………….………...32
Gambar 3.3 prinsip kerja komponen mekanik Anemometer Berbasis Akuisisi Data…………………..…………………………… ..…………………………...33
Gambar 3.4 Desain Anemometer Berbasis Akuisisi Data…………...……...…...35
Gambar 3.5 Desain cup penangkap angin………………………………………..36
Gambar 3.6 Desain baling-baling………………………………………………. 37
Gambar 3.7 Desain body utama………………………...………………………..37
Gambar 3.8 Desain body 1………………………………………………...……..38
Gambar 3.9 Desain body 2…………………………………………………...…..38
Gambar 3.10 Desain pengarah modul CMPS 11…………………….…………..39
Gambar 3.11 Baling-baling dan cup……………………………………………..41
Gambar 3.12 Baling-baling, poros dengan body 1 atas………...………………..42
Gambar 3.13 Pengarah modul, konektor dengan body 2…….…………………..42
Gambar 3.14 konektor sensor CMPS 11……….…….…………………………..43
Gambar 4.1 Gaya angin terhadap Blade…………………………………………45
Gambar 4.2 Dimensi pengarah angin……………………………………...……..50
-
57
DAFTAR PUSTAKA
Achmad Z. 2006. Elemen Mesin 1. Bandung. Budiono.2017 Modul PraktikumFisika UMM. Laboratorium Fisika Fakultas
Teknik UMM. Pahl G.,Beitz W.1996. Engineering Design: A Systematic Approach, 2nd edition,
Springer-Verlag. Pambudi ER. 2014. Rancang Bangun Alat Pengukur Kecepatan Angin dan
Temperatur Berbasis Akuisisi Data Dengan Komunikasi Radio. Malang. Sewoyo T, Budiono, Setyawan WN. 2018. “Design of Data Acquisition-based
Anemometer”, SNTTM XVII Univ Nusa Cendana Kupang Oktober . Sularso, Kiyokatu Suga. 1997. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.
Jakarta
-
1. LEMBAR JUDUL.pdf (p.1)3. pengesahan.pdf (p.2)4. asistensi 1.pdf (p.3)4. asistensi 2.pdf (p.4)5. pernyataan.pdf (p.5)6. abstrak.pdf (p.6)7. Abstract.pdf (p.7)8. KATA PENGANTAR.pdf (p.8)9. DAFTAR ISI.pdf (p.9-11)10. DAFTAR TABEL.pdf (p.12)11. DAFTAR GAMBAR.pdf (p.13-14)DAFTAR PUSTAKA.pdf (p.15)hasil plagiasi.pdf (p.16)