49
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian pengembangan monitoring vibrasi pada kipas pendingin dengan accelerometer ADXL345 menggunakan metode FFT berbasis LabVIEW
dilakukan pada bulan maret 2014 sampai dengan November 2014. Adapun tempat penelitian yakni di Pusat Penelitian Fisika P2F Lembaga Ilmu Pengetahuan
Indonesia LIPI Serpong Tangerang.
3.2. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari : 1.
Alat a.
Arduino UNO R3 b.
Accelerometer ADXL345 triple axis c.
Kabel Port USB d.
Notebook Lenovo G460 Intel Pentium P6200 2.13GHz e.
Kipas pendingin sebagai sample uji 2.
Bahan a.Arduino ERW 1.0.5
b.LabVIEW 2011
50
3.3. Tahapan Penelitian
Dalam penelitian ini, terdapat beberapa tahapan yang dilakukan dari awal penelitian hingga akhir penelitian. Tahap pertama yang dilakukan ialah
memeriksa atau mengecek peralatan yang digunakan, alat yang digunakan harus sesuai dengan permasalahan yang ada yaitu dapat membuat sistem monitoring
vibrasi pada kipas pendingin serta mengetahui adanya kerusakan pada kipas pendingin. Alat pendukung lainnya juga dipersiapkan yakni dengan menginstal
beberapa software seperti Arduino IDE dan LabVIEW. Kedua software itulah yang akan digunakan untuk membuat program yang akan berjalan pada sensor
vibrasi, untuk selanjutnya akan divisualisasikan berupa grafik dan data nilai frekuensi.
Setelah peralatan semua dipersiapkan, hal yang pertama dilakukan yaitu membuat program pada Arduino IDE dengan menggunakan bahasa pemrograman
Arduino yang akan diisi pada board mikrokontroler Arduino UNO. Setelah bahasa pemrograman selesai dibuat maka program tersebut akan di download pada
mikrokontroler Arduino UNO. Jika bahasa pemrograman yang telah dibuat dapat memberikan perintah kepada mikrokontroler Arduino UNO sesuai dengan yang
diinginkan maka tahap selanjutnya bisa dilaksanakan, namun apabila bahasa pemrograman yang diguanakan belum sesuai, maka kembali pada tahap
merancang desain bahasa pemrograman. Setelah bahasa pemrograman selesai dan sensor bekerja sesuai dengan yang
diinginkan, tahap selanjutnya adalah merancang sistem monitoring data dengan menggunakan software LabVIEW. Data yang didapat akan divisualisasikan
51 dengan grafik dan data numeric serta indikator kerusakan yang akan tersimpan
pada LabVIEW. Tahap selanjutnya adalah pengambilan data vibrasi sebuah kipas pendingin
dengan menggunakan sensor ADXL345 yang telah diisi dengan program yang telah dibuat dan di download pada mikrokontroler Arduino UNO . Hasilnya akan
divisualisasikan dengan LabVIEW secara real time. Data dari nilai vibrasi akan dianalisa dengan software LabVIE secara real time untuk mendapatkan nilai
frekuensi dengan metode Fast Fourier Transfer FFT. Dari data frekuensi hasil vibrasi kipas pendingin ini akan dianalisa kerusakannya dan akan ditampilkan
dalam indikator kerusakan berdasarkan nilai referensi frekuensi sebelumnya. Data yang diambil disesuaikan dengan penelitian yang dilakukan. Apabila
data vibrasi belum sesuai dengan nilai referensi dari hasil karakterisasi sebelumnya, maka data vibrasi akan diambil kembali hingga mendapatakan data
dengan keadaan yang sesuai. Setelah data yang diambil sesuai dengan hasil referensi sebelumnya dan sesuai dengan indikator kerusakan maka dapat diambil
kesimpulan dari hasil monitoring tersebut.
3.3.1. Perancangan sensor vibrasi dengan ADXL345
Dalam rancangan hardware, akan dibuat rangkaian sensor vibrasi yang menghubungkan antara ADXL345 dan Arduino UNO serta kabel USB yang
akan menghubungkan Arduino UNO dengan Notebook. Berikut ialah gambar yang menjelaskan hubungan antara Accelerometer ADXL345, Arduino UNO
dan notebook :
52 Gambar III.1. Rancangan hardware penelitian
Pada gambar diatas terlihat bahwa accelerometer ADXL345 dan Arduino UNO harus terhubung pada beberapa pinnya. Dibawah ini ialah pin-
pinnya yang harus terhubung antara accelerometer ADXL345 dan Arduino UNO :
1. Pin CS chip select dan pin 5V pada Accelerometer ADXL345
terhubung dengan pin 3v3 pada Arduino UNO. Pin ini berfungsi sebagai tempat power supply dari keduanya.
2. Pin Ground GND pada Accelerometer ADXL345 terhubung
dengan pin GND pada Arduino UNO. Pin ini berfungsi sebagai tempat ground.
53 3.
Pin SDA pada Accelerometer ADXL345 terhubung dengan pin A4 pada Arduino UNO. Pin ini berfungsi sebagai serial data input
pada komunikasi I2C. 4.
Pin SCL pada Acclerometer ADXL345 terhubung dengan pin A5 pada Arduino UNO. Pin SCL pada Acclerometer ADXL345
disni berfungsi sebagai clock pada komunikasi data I2C. 5.
Kabel USB akan dihubungkan kepada Notebook melalui port USB yang terdapat pada Arduino UNO serta secara otomatis
mikrokontroller dan accelerometer akan aktif setelah dihubungkan pada notebook ditandai dengan lampu TX dan RX menyala.
3.3.2. Perancangan Program Aplikasi
3.3.2.1. Pembuatan Program pada Arduino IDE
Arduino IDE merupakan software dari Arduino yang berguna sebagai compiler untuk mikrokontroler jenis Arduino yang
menggunakan bahasa C untuk pemrogramnannya. Pada software Arduino IDE ini akan dibuat program yang
memuat instruksi yang akan dijalankan oleh mikrokontroler Arduino UNO. Program yang akan dibuat ini akan mengatur komunikasi antara
Arduino UNO
dengan Accelerometer
ADXL345 dengan
menggunakan komunikasi I2C serta pengaturan kerja pada Accelerometer ADXL345.
Dalam program yang dibuat ini mikrokontroler hanya akan membaca data akselarsi terhadap sumbu z dari pengukuran yang
54 dilakukan oleh accelerometer ADXL345 dan selanjutnya data hasil
akselarsi tersebut akan dikirim ke notebook. Hal ini dilakukan dengan cara membuat mikrokontroler hanya membaca alamat output untuk
akselarsi sumbu z saja pada accelerometer ADXL345. Langkah awal adalah dengan melakukan proses inisialisasi dari accelerometer
ADXL345 dan intruksi-intruksi yang digunakan dalam mikrokontroler Arduino UNO. Kemudian membuat program untuk mengintruksikan
sensor supaya aktif melakukan pengukuran. Setelah sensor siap, maka Arduino UNO akan memberikan intruksi kepada sensor untuk mulai
melakukan pengukuran. Setelah pembacaan oleh sensor selesai dan data diterima oleh
mikrokontroler, maka mikrokontroler diintruksikan agar mengirimkan data tersebut menuju notebook. Kemudian diakhir, diberikan intruksi
pengulangan agar proses diatas diulang terus menerus hingga mikrokontroler di non aktifkan. Berikut ini adalah diagram alir
program Arduino UNO yang dibuat dengan software Arduino IDE :
55 Gambar III.2. Diagram alir pembuatan program dengan Arduino IDE
3.3.2.2. Perancangan dan Pembuatan program pada LabVIEW
LabVIEW 2011 merupakan software yang dibuat untuk melakukan sebuah simulasi pemrosesan sistem dan visualisasi dari
suatu sistem instrumentasi. Dalam penelitian ini, LabVIEW digunakan untuk menampilkan data yang telah dikirim oleh mikrokontroller.
Data yang didapatkan adalah data akselerasi pada sumbu z yang kemudian diberikan nilai referensi yang dibutuhkan, untuk selanjutnya
Inisialisasi accelerometer ADXL345
Membentuk komunikasi I2C antara sensor dengan
Arduino
Mengaktifkan ADXL345 untuk pengukuran
ADXL345 melakukan pengukuran pada sumbu z
ADXL345 mengirim data pengukuran ke Arduino
Arduino mengirim data pengukuran ke Notebook
mulai
selesai
56 diolah dengan metode FFT. Setelah diolah dengan metode FFT
selanjutnya hasil akan ditampilkan dalam bentuk grafik dan nilai frekuensi. Dari hasil nilai frekuensi akan dioalh kembali untuk
menentukan indikator kerusakan dari sampel. Berikut ini ialah diagram blok pemograman LabVIEW 2011 agar dapat menampilkan
data dari hasil monitoring sistem vibrasi pada accelerometer ADXL345 :
57 Gambar III.3. Dagram alir kerja software LabVIEW
Agar data dapat diolah dengan LabVIEW dalam penelitian ini, maka digunakan beberapa function pada block diagram yang
Mengatur komunikasi antara arduino dengan LabVIEW
Membaca data pengukuran dari mikrokontroler ke
Labview
Membaca data akselerasi pada sumbu Z
Mengolah data pegukuran dengan memberikan nilai
referensi
Menampilkan data numerik
Mengolah data dalam bentuk FFT
Menampilkan grafik dari hasil data yang telah di olah dengan
metode FFT
Menampilkan nilai frekuensi pada program LabVIEW yang
telah dibuat
Menampilkan indikator kerusakan
mulai
selesai
58 terdapat pada LabVIEW. Fungsi yang dimilikinya pun berbeda-beda.
Berikut ini adalah beberapa function pada block diagram tersebut :
Tabel III.1. Function pada Block Diagram Penelitian No
Function Nama
Fungsi
1 VISA
Configure Serial Port
Untuk mengkonfigurasi
komunikasi serial antar hardware
2 VISA
Bytes at
Serial Port Untuk
menghitung jumlah
bytes dalam komunikasi
serial
3 VISA Read
Untuk membaca data
dari hardware
dalam komunikasi serial
4 Scan From String
Untuk membaca masukkan string
dan mengubahnya sesuai
format string
59 5
FFT.vi Untuk mengolah
data menjadi FFT
6 Array Subset
Untuk menyatukan nilai
array dengan
elemen nilai
referensi tambahan
7 Array Max Min
Untuk memisahkan nilai
maksimum dan
minimum serta
menapilkan nilai maksimum
dan minimum tersebut
8 Visa Close
Untuk menutup
komunikasi dengan hardware
yang tehubung
9 Multiply
Untuk operasi
perkalian
10 Divide
Untuk operasi
pembagian
60 11
Get DateTime
String Menghasilkan
tanggal dan waktu
12 Build Array
Untuk menggabungkan
beberapa array 13
Wait Sebagai Delay
14 Format Into String
Untuk mengubah menjadi string
15 Get date Time in
second Menapilkan
tanggal dan waktu 16
Insert into array Memasukkan
subarray dan
elemen lainnya 17
In range
and Coerce
Memberikan nilai batas
18 Property node
Untuk meberikan property referensi
19 Table
Membuat table 20
Local variable Untuk
menampilkan sesuai
tempat yang diinginkan
61 21
Greater Lebih besar dari
22 Increament
Menambah 1 nilai masukkan
23 Greater
Lebih besar dari 24
Subtract Pengurangan
25 Less
Lebih kecil dari 26
Equal Sama dengan
27 While loop
28 Case structure
29 Flat sequence
Untuk halaman front panel terdapat beberapa control yang digunakan dalam penelitian ini. Berikut ini adalah control yang
digunakan dalam program yang dibuat
Tabel III.2. Control pada Front Panel Penelitian No
Control Nama
Fungsi 1
Waveform Graph
Untuk menampilkan
grafik dari data yang diterima
62 2
Waveform Chart Untuk menampilkan
grafik yang berjalan terhadap waktu
3 Numeric
Indicator Untuk
menampilkan data numeric yang
diterima. 4
Boolean LED indikator
Lembar block diagram pada labview 2011, digunakan untuk mengolah data yang diterima dari Arduino. Semua proses pengolahan
data terdapat pada halaman block diagram. Sedangkan pada halaman front panel digunakan untuk menampilkan hasil pengolahan data, atau
visualisasi dari data yang diterima.
3.4. Cara Kerja Penelitian