Laporan Praktikum Pengukuran Defleksi

PENGUKURAN DEFLEKSI

Oleh

Jonathan Ismanto

13613060

Kelompok 2

Tanggal Praktikum: Kamis,19 Maret 2015

Tanggal Pengumpumpulan: Kamis,26 Maret 2015

PROGRAM STUDI AERONOTIKA DAN ASTRONOTIKA

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2015

1.Tujuan Praktikum

1. Mengetahui cara kerja Linear Variable Differential Transformer (LVDT) dan dial

gage

2.Melakukan pengukuran defleksi struktur sederhana dengan LVDT dan dial gage

serta membandingkan hasilnya dengan hasil teoretis

2.Dasar Teori

Linear Variable Differential Transformer (LVDT) adalah alat yang digunakan untuk

mengukur perpindahan linier. LVDT terdiri dari tiga kumparan yang dililitkan pada

kerangka kumparan berbentuk tabung yaitu kumparan primer dan diapit oleh dua

kumparan identik yang disebut dengan kumparan sekunder serta sebuah inti besi

dengan bahan magnetik yang dapat bergerak di sepanjang sumbu tabung, ditempel

pada objek yang perpindahannya ingin diketahui.

Gambar 1. Kumparan Primer dan sekunder

Gambar 2. Transformer dan Inti besi

Arus yang diberikan melewati kumparan primer mengakibatkan munculnya induksi

tegangan pada masing-masing kumparan sekunder yang besarnya sebanding terhadap

induktansi bersama antara kumparan primer dengan kumparan sekunder. LVDT ini

bekerja berdasarkan persamaan dasar transformator, yaitu voltase yang dihasilkan

sebanding dengan jumlah lilitan kumparan. Nilai keluaran voltase akan sebanding

dengan perpindahan inti besi ketika inti besi bergerak melewati transformator.

Persamaan yang digunakan pada rangkaian ini adalah 𝐷=𝑀×𝑉𝑜𝑢𝑡

dengan D menunjukkan perpindahan inti besi terhadap transformator dan M adalah

sensitivitas transformator. Tegangan keluaran memiliki nilai yang sebanding terhadap

jarak perpindahan inti besi dengan dibatasi jarak maksimum perpindahan.

Dial indicator atau dial gage merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur

suatu perpindahan linier. Pada dial indicator terdapat outer ring yang dapat diputar

sehingga angka nol pada skala pengukuran dapat lurus dengan jarum panjang.

Gambar 3. Dial Gage

Besarnya defleksi suatu struktur harus diperhitungkan supaya beban yang bekerja

pada struktur tidak melampaui batas kekuatan struktur. Berikut adalah solusi teoretik

defleksi beam dengan tumpuan pin-roll.

Gambar 4. Beam dengan beban P di tengah

vm=p l3

48 EI

Gambar 5. Beam dengan beban P di jarak a dari tumpuan pin

vm=Pba (l2−b2−a2)

6 EIl

P = Besar beban yang bekerja

b = Jarak dari tumpuan roll ke beban

a = Jarak dari tumpuan pin ke beban

E = Modulus elastisitas material

I = Momen inersia batang

3.Prosedur Praktikum

3.1. Kalibrasi LVDT

1. Meletakkan LVDT pada dudukan kalibrasi dalam kondisi terdorong masuk dengan

jarak lebih dari 10mm kemudian memutar mikrometer sekrup sampai menunjukkan

angka 0mm.

2. Menghubungkan output LVDT ke input amplifier dan output amplifier ke input

multimeter digital.

3. Memilih tampilan arus DC 20V dan menekan tombol offset pada multimeter.

4.Mencatat nilai multimeter pada saat mikrometer sekrup 0mm pada tabel kalibrasi

LVDT

5. Memutar mikrometer sekrup dengan interval nilai 0.5 mm kemudian mencatat nilai

multimeter pada lembar kerja tabel kalibrasi LVDT hingga mikrometer sekrup

mencapai nilai 10mm

3.2.Pengukuran Defleksi

6. Mengukur dimensi spesimen besi dan aluminium kemudian meletakkan spesimen

aluminium ke sistem tumpuan pin dan roll.

7. Memasang LVDT pada magnetic base indicator holder kemudian meletakkannya

pada spesimen dengan jarak 0.5L dari tumpuan pin.

8. Memasang penggantung pada jarak 0.5 L kemudian menekan tombol offset pada

multimeter.

9. Meletakkan massa pemberat 0.5 kg pada penggantung massa kemudian mencatat

nilai voltase pada multimeter.

10. Melepas rangkaian LVDT dan beban, kemudian memasang dial gage pada

magnet base indicator holder dengan beban 0.5 kg kemudian mengukur besar defleksi

spesimen dengan dial gage.

11. Mengulangi langkah 7-10 dengan variasi beban 0.7 kg dengan jarak 0.75 L dan

melakukan variasi spesimen baja.

4.Hasil dan Pengolahan Data

Tabel Kalibrasi

perpindahan

(mm)

Voltase(V

)

0.000 0.000

0.500 0.052

1.000 0.105

1.500 0.157

2.000 0.211

2.500 0.263

3.000 0.317

3.500 0.369

4.000 0.423

4.500 0.476

5.000 0.529

5.500 0.583

6.000 0.636

6.500 0.691

7.000 0.745

7.500 0.800

8.000 0.855

8.500 0.909

9.000 0.964

9.500 1.017

10.000 1.071

0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.2000.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

f(x) = 9.32446314510177 x + 0.0401848465040073

perpindahan (mm) Linear (perpindahan (mm))Linear (perpindahan (mm))

Modulus Elastisitas spesimen

Spesimen E (GPa)

Aluminium 70

Baja 200

Dimensi Spesimen

Spesimen Panjang (mm) Tebal (mm) Lebar (mm)

t1` t2 t1 t2

Aluminium 604 3.1 3.1 20.5 20.55

Baja 602 3.1 3 20.2 20.1

Data Pengukuran

Asumsi percepatan gravitasi = g = 9.81m/s^2

N Spesimen Lokasi Massa LVDT LVDT Dial Teoreti

o Beban (V) gage s

kg Volt mm mm mm

1

Aluminiu

m 0.5l 0.5 0.746 6.996

6.54

0 6.399

2 0.5l 0.7 0.881 8.257

8.36

0 8.958

3 0.75l 0.5 0.372 3.508

3.37

0 3.599

4 0.75l 0.7 0.572 5.375

4.87

0 5.039

5 Baja 0.5l 0.5 0.248 2.350

2.31

0 2.217

6 0.5l 0.7 0.354 3.344

3.31

0 3.276

7 0.75l 0.5 0.142 1.366

1.30

0 1.316

8 0.75l 0.7 0.204 1.945

1.90

0 1.843

Perbandingan data dengan solusi teoretis

Massa

beban (kg)

LVD

T

Error

(%)

Dial

Gage

Error

(%)

Teoreti

s

Aluminiu

m 0.5l 0.5 6.996 9.333 6.540 2.211 6.399

0.5l 0.7 8.257 7.822 8.360 6.675 8.958

0.75

l 0.5 3.508 2.545 3.370 6.368 3.599

0.75

l 0.7 5.375 6.675 4.870 3.351 5.039

Baja 0.5l 0.5 2.350 5.964 2.310 4.180 2.217

0.5l 0.7 3.344 2.101 3.310 1.050 3.276

0.75

l 0.5 1.366 3.782 1.300 1.223 1.316

0.75

l 0.7 1.945 5.556 1.900 3.119 1.843

Total error 43.777 28.176

5.Analisis

Perbedaan antara hasil teoretis dan hasil dari LVDT atau dial indicator disebabkan

oleh beberapa faktor. Salah satu penyebabnya adalah modulus elastisitas yang tidak

persis sama dengan modulus elastisitas referensi dikarenakan spesimen yang

digunakan tidak murni aluminium atau tidak murni baja. Perbandingan data yang

diperoleh menunjukkan bahwa perbedaan hasil teoretis dengan hasil LVDT lebih

besar daripada perbedaan hasil teoretis dengan hasil dial gage. Hal ini disebabkan

karena penghitungan menggunakan LVDT menggunakan suatu fungsi yang didapat

dari regresi linear, dimana fungsi tersebut mengandung error. Hasil yang didapat

menggunakan eksperimen lebih bisa dipercaya karena pengukuran pada eksperimen

dilakukan pada kondisi sebenarnya sedangkan asumsi kondisi ideal yang digunakan

pada perhitungan teoretis. Pada perhitungan teoretis spesimen batang dianggap

sebagai batang yang ideal dengan modulus elastisitas dan massa jenis yang seragam

dan batang yang lurus sedangkan pada eksperimen kondisi yang diukur adalah

kondisi sebenarnya sehingga perhitungan dengan menggunakan LVDT atau dial

indicator lebih dipercaya daripada perhitungan teoretis. Hal-hal yang dapat

mempengaruhi perbedaan antara perhitungan eksperimen dengan perhitungan teoretis

adalah modulus elastisitas dan massa jenis yang berbeda dari referensi, percepatan

gravitasi, dan asumsi perhitungan teoretis yang ideal.

LVDT sebagai alat ukur defleksi memiliki beberapa kelebihan yaitu memiliki

hubungan linier antara tegangan dan perpindahan, dapat menampilkan hasil dalam

bentuk digital, menampilkan data dengan presisi, dan data bisa diperoleh tanpa harus

dekat dengan spesimen. Kekurangan yang dimiliki LVDT adalah perlunya

menggunakan listrik untuk melakukan pengukuran, perlunya menggunakan amplifier

dan multimeter untuk membaca hasil LVDT, perlunya melakukan kalibrasi sebelum

melakukan perhitungan, perlunya menggunakan mikrometer sekrup untuk melakukan

kalibrasi, dan hasil LVDT yang muncul dalam bentuk voltase harus dirubah dulu

menjadi panjang defleksi atau perpindahan dengan fungsi yang didapat dari regresi

linier.

Dial Indicator atau dial gage memiliki beberapa kelebihan yaitu praktis tanpa

membutuhkan instrumen yang lain untuk membaca hasil, hasil yang muncul langsung

dalam besar perpindahan atau defleksi, tidak perlu menggunakan listrik karena dial

gage menggunakan sistem mekanik, mudah dibawa dan digunakan, dan mudah

dikalibrasi dengan cara memutar outer ring. Kekurangannya adalah pengukuran

dengan dial gage rentan terhadap gangguan fisik dari luar misalnya terkena

guncangan yang menyebabkan kekurangan dalam kepresisian pengukuran.

.

6. Kesimpulan dan Saran

1. LVDT bekerja dengan menggunakan prinsip pengukuran beda potensial antara

secondary coil yang memiliki hubungan linier dengan perpindahan dari inti besi

sedangkan dial indicator bekerja dengan merubah perpindahan translasi menjadi

perpindahan rotasi dengan menggunakan sistem pegas mekanik.

2. Pengukuran defleksi pada spesimen dengan menggunakan LVDT atau dial gage

lebih bisa dipercaya daripada perhitungan teoretis karena pengukuran secara

eksperimen menggukan kondisi yang sebenarnya, sedangkan perhitungan teoretis

menggunakan kondisi ideal

7. Referensi

Hibbeler, R. C. Mechanics of Material. 8th. Upper Saddle River : Pearson Prentice

Hall, 2011.

Modul Praktikum Pengukuran Defleksi

8.Lampiran

Gambar 6. Pengukuran defleksi dengan menggunakan

dial gage pada aluminium dengan beban 0.5kg di 0.75L

Gambar 7. Kalibrasi dial gage










dial gage pada baja dengan beban 0.5kg di 0.5L





Cara lain untuk mengukur defleksi adalah dengan menggunakan sistem sederhana

yang terdiri dari pegas kaca seperti di bawah ini.

Cara lain yang bisa dilakukan untuk mengukur defleksi adalah dengan menggunakan

laser sensor. Laser sensor memiliki gelombang yang diketahui kecepatan rambatnya.

Gelombang yang dipancarkan akan dipantulkan oleh struktur yang ingin diukur

defleksinya. Dengan menggunakan sensor dapat dihitung selisih waktu yang

diperlukan gelombang dari mulai dipancarkan hingga diterima kembali. Setelah

mengukur selisih waktu, jarak alat dengan benda yang ingin diukur dapat dihitung.

Perbedaan jarak sebelum struktur menerima beban dan sesudah menerima beban

diterjemahkan menjadi besar defleksi struktur tersebut.

Sumber:

http://www.nssbc.info/

Laporan Praktikum Pengukuran Defleksi

Documents