4.2. Pengujian Sensor
Accelerometer
Pengujian sensor
accelerometer
dibagi menjadi dua bagian yaitu pengujian
accelerometer
dalam kondisi diam dan dalam kondisi bergerak. Pengujian
accelerometer
dalam kondisi diam bertujuan untuk menguji accelerometer untuk mengukur percepatan gravitasi bumi kondisi diam, sedangkan pengujian
accelerometer
dalam kondisi bergerak bertujuan untuk menguji percepatan
accelerometer
saat digerakkan.
4.2.1. Pengujian
Accelerometer
Dalam Kondisi Diam
Pengujian
accelerometer
dalam kondisi diam dilakukan dengan mengubah posisi vektor sumbu x, y dan z dalam berbagai posisi. Sebagai contoh, untuk pengujian
accelerometer
pada posisi x = -1g, y = 0 g dan z = 0g, maka perlu diatur sudut Axr = 180°, Ayr = 90° dan Azr = 90°
.
Perhitungannya adalah sebagai berikut :
Rx =RcosAxr = Rcos180 = -1
Ry =RcosAyr = Rcos90 = 0
Rz =RcosAzr = Rcos90 = 0
√ =
√
Nilai Rx,Ry dan Rz inilah yang digunakan untuk acuan posisi vektor x, y dan z pada
accelerometer
. Dari hasil perhitungan, didapatkan nilai Rx = -1, Ry = 0 dan Rz = 0, sehingga pada
accelerometer
harus menunjukkan posisi vektor akibat pengaruh gravitasi bumi yaitu x = -1 g, Y = 0 g dan Z = 0 . Gambar 4.4 adalah salah satu contoh
hasil pengujian
accelerometer
pada posisi x = -1g, y = 0g dan z = 0g. Variasi pengujian lainnya dilakukan dengan berbagai posisi sudut yang
berbeda-beda. Tabel 4.1 menunjukkan hasil percobaan dengan variasi sudut yang berbeda-beda.
Gambar 4.4 Hasil Pengujian
Accelerometer
X= -1g,Y=0g,Z=0g
Tabel 4.1 Pengujian
Accelerometer
Dalam Kondisi Diam NO
Posisi Sudut Posisi
Accelerometer
θx θy
θz gX
gY gZ
1 90°
90° 0°
0,99 2
90° 0°
90° 1,00
3 0°
90° 90°
1,00 4
90° 90°
180° -1,00
5 90°
180° 90°
-1,01 6
180° 90°
90° -1,00
7 45°
90° 90°
0,707 8
90° 45°
90° 0,707
4.2.2. Pengujian
Accelerometer
Dalam Kondisi Bergerak
Pengujian pada kondisi ini dilakukan untuk menguji sensor
accelerometer
akibat percepatan ketika benda bergerak. Yang diuji dalam pengujian ini adalah kecepatan dan
jarak. Pengujian dilakukan dengan percobaan pada bidang miring. Gambar ilustrasinya dapat dilihat pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Ilustrasi Pengujian
Accelerometer
Pada Bidang Miring θ=30°, s=1,4m
Pada percobaan ini, permukaaan dibuat selicin mungkin sehingga gaya gesek diabaikan . Dari Gambar 4.5 bisa didapat bahwa :
⃗ ⃗ ⃗ ⃗
⃗ ⃗ ⃗ ∫ ⃗
⃗ ∫ ∫ ⃗ Keterangan :
⃗
= kecepatan
accelerometer
ms
⃗
= percepatanms² t
= waktu s
Gambar percobaan pada bidang miring dapat dilihat pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Percobaan Pada Bidang Miring
Langkah-langkah percobaannya adalah sebagai berikut : 1.
Menentukan sudut kemiringan θ, dalam percobaan ini sudutnya adalah θ=30°.
2. Mengukur percepatan, kecepatan dan posisi
accelerometer
ketika dilepas dari kemiringan sebesar
θ. Untuk menghitung kecepatan dan posisi, digunakan metode penghitungan luas area
trapezoidal
. 3.
Mencari nilai faktor pengali untuk memperkecil
error
dengan melakukan percobaan berulang-ulang hingga menunjukkan kecepatan dan posisi yang
sesuai dengan perhitungan. 4.
Waktu yang digunakan adalah waktu yang didapat dari
timer
mikrokontroler 0,024s, dan waktu totalnya adalah 0,024s x 25
sample
data data ke 88 s.d data ke 113 = 0,6023s.
Gambar 4.7 s.d Gambar 4.9 adalah gambar hasil percobaan nilai a percepatan, kecepatan dan posisi saat
accelerometer
dilepas pada bidang miring belum dikalikan faktor pengali.
Sample
yang dihitung adalah saat
accelerometer
dilepas pada bidang
miring sampai dengan sebelum
accelerometer
menabrak lantai.data ke 88 s.d. data ke 113. Data ke 114 dan seterusnya dianggap nol.
Gambar 4.7 Grafik Percepatan Sebelum Dikalikan Faktor Pengali
Gambar 4.8 Grafik Kecepatan Sebelum Dikalikan Faktor Pengali
Gambar 4.9 Grafik Posisi Sebelum Dikalikan Faktor Pengali
1 2
3 4
5 6
1 6
1 1
1 6
2 1
2 6
3 1
3 6
4 1
4 6
5 1
5 6
6 1
6 6
7 1
7 6
8 1
8 6
9 1
9 6
1 1
1 6
1 1
1 1
1 6
p e
rc e
p a
ta n
m s
2
jumlah sample
a saat s =1.4 m
2.820890595
0.5 1
1.5 2
2.5 3
1 6
1 1
1 6
2 1
2 6
3 1
3 6
4 1
4 6
5 1
5 6
6 1
6 6
7 1
7 6
8 1
8 6
9 1
9 6
1 1
1 6
1 1
1 1
1 6
ke ce
p a
ta n
m s
jumlah sample
8.23E-01
0.2 0.4
0.6 0.8
1
1 6
1 1
1 6
2 1
2 6
3 1
3 6
4 1
4 6
5 1
5 6
6 1
6 6
7 1
7 6
8 1
8 6
9 1
9 6
1 1
1 6
1 1
1 1
1 6
p o
si si
m
jumlah sample
Gambar 4.7 s.d. Gambar 4.9 sebelum dikalikan faktor pengali bila dibandingkan dengan perhitungan kecepatan dan posisi adalah sebagai berikut :
velo1 = velo0+time2acc1+acc0;
pos1 = pos0+time2velo1+velo0;
Keterangan :
velo0
= kecepatan sebelumnya
velo1
= kecepatan saat ini
pos0
= posisi sebelumnya
pos1
= posisi saat ini
Nilai variable
time
didapat dari waktu
sample
pada mikrokontroler yaitu sebesar 0,024s. Untuk pengujian kecepatan, kecepatan puncak jumlah total area sesungguhnya
dapat dirumuskan :
⃗ ∫ ⃗ ⃗ ample =
2,95 ms
Dilihat dari gambar grafik hasil percobaan sebelum dikalikan faktor pengali, kecepatan puncak jumlah total area = 2,82ms. Dalam hal ini diperlukan faktor
pengali agar kecepatan yang didapat sebesar 2,95ms. Nilai faktor pengalinya adalah sebesar 1,04. Nilai ini sebagai pengali dalam persamaan penghitungan kecepatan
dengan metode
trapezoidal
. Angka ini didapat dari
:
Dari hasil percobaan sebelum dikalikan faktor pengali posisi menunjukkan 0,82m, padahal jarak sesungguhnya adalah sebesar 1,4 m, dalam hal ini berarti dalam
perhitungan kecepatan dan posisi perlu dikalikan faktor pengali. Faktor pengali untuk posisi adalah
Faktor pengali ini dimasukkan dalam persamaan :
velo1 = velo0+ca1ltime2acc1+acc0; pos1
= pos0+cal2time2velo1+velo0;
Keterangan :
cal1
= faktor pengali kecepatan = 1,04
cal2
= faktor pengali posisi =1,70 Gambar 4.10 s.d. Gambar 4.12 adalah gambar percepatan, kecepatan dan posisi
yang sudah dikalikan faktor pengali.
Gambar 4.10 Grafik Percepatan Sesudah Dikalikan Faktor Pengali
Gambar 4.11 Grafik Kecepatan Sesudah Dikalikan Faktor Pengali
Gambar 4.12 Grafik Posisi Sesudah Dikalikan Faktor Pengali
1 2
3 4
5 6
1 6
1 1
1 6
2 1
2 6
3 1
3 6
4 1
4 6
5 1
5 6
6 1
6 6
7 1
7 6
8 1
8 6
9 1
9 6
1 1
1 6
1 1
1 1
1 6
p e
rc e
p a
ta n
m s
2
jumlah sample
a saat s =1,4 m
2,950651562 1
2 3
4
1 6
1 1
1 6
2 1
2 6
3 1
3 6
4 1
4 6
5 1
5 6
6 1
6 6
7 1
7 6
8 1
8 6
9 1
9 6
1 1
1 6
1 1
1 1
1 6
ke ce
p a
ta n
m s
jumlah sample
1,46E+00
0.5 1
1.5 2
1 6
1 1
1 6
2 1
2 6
3 1
3 6
4 1
4 6
5 1
5 6
6 1
6 6
7 1
7 6
8 1
8 6
9 1
9 6
1 1
1 6
1 1
1 1
1 6
p o
si si
m
jumlah sample
Langkah percobaan seperti di atas dilakukan beberapa kali percobaan dengan variasi sudut yang berbeda-beda yaitu pada sudut kemiringan
θ=10°, θ=25°θ=30°, θ=40°dan θ=50°. Hasil percobaan dapat dilihat pada lembar lampiran.
Dari hasil percobaan dapat diketahui bahwa nilai perhitungan kecepatan dengan nilai
error
kecil ada pada percobaan pada sudut kemiringan θ=30° 6, θ=40° 4
dan θ=50° 5.
Error
besar terjadi pada sudut θ=25° 64. Hal ini terjadi karena
sudut kemiringan yang kecil akan menyebabkan benda akan meluncur kebawah lebih pelan dibandingkan dengan sudut kemiringan yang besar gaya gravitasi yang bekerja
lebih kecil, sehingga percepatan yang dihasilkan juga kecil. Padahal sensor
accelerometer
telah diterapkan
discrimination window
untuk meredam
error
yang terjadi saat
accelerometer
dalam kondisi diam agar saat kondisi diam,
accelerometer
dapat menunjukkan 0g. Namun penerapan
discrimination window
ini akan menyebabkan sebagian nilai percepatan yang mendekati nol dianggap nol oleh sensor
sehingga ketika terjadi percepatan mendekati nol laju benda lambat , maka akan banyak data percepatan yang hilang, akibatnya akan terjadi banyak
error
untuk perhitungan kecepatan dan posisi.
Sedangkan pada sudut lebih kecil dari θ=25º, massa benda diam di tempat tidak
dapat meluncur pada bidang miring. Hal ini terjadi karena gaya gesek bekerja lebih besar daripada gaya yang menyebabkan benda meluncur ke bawah, sehingga sensor
percepatan akan mendeteksi percepatannya sama dengan nol. Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 menunjukkan nilai
error
terbesar pada beberapa kali percobaan pada tiap variasi sudut kemiringan.
Tabel 4.2 Nilai
Error
Kecepatan Terbesar Pada Percobaan Bidang Miring Sudut °
Error Kecepatan Terbesar
10° Massa diam
20° Massa diam
25° 64,1
30° 6,1
40° 4,4
50° 0,5
Tabel 4.3 Tabel Nilai
Error
Posisi Terbesar Pada Percobaan Bidang Miring Sudut °
Error Posisi Terbesar
10° Massa diam
20° Massa diam
25° 64,1
30° 7,8
40° 6,6
50° 3,9
Dari hasil percobaan pada bidang miring, dapat diketahui bahwa pada sudut kurang dari
θ = 25°, massa benda tidak diam di tempat tidak bisa meluncur ke bawah. Untuk sudut
θ = 25°, nilai percepatan maksimalnya adalah sebesar :
⃗ ⃗ Pada sudut kurang dari
θ = 25° nilai
error
yang dihasilkan untuk perhitungan kecepatan dan posisi menghasilkan
error
yaitu 64,1 dan 64,1 . Oleh sebab itu nilai percepatan kurang dari
,
algoritma
trapezoidal
tidak bisa diterapkan untuk perhitungan kecepatan dan jarak pengereman.
Berbeda ketika sudut diubah menjadi θ=30°, maka nilai percepatan maksimalnya adalah
⃗ ⃗ Dari Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 dapat diketahui bahwa hasil pengujian kecepatan
memiliki
error
kurang dari 6,1 jika sensor digerakkan dengan percepatan lebih dari 0,5 ms², dan memiliki
error
lebih dari 64,1 jika sensor
accelerometer
digerakkan dengan percepatan kurang dari 0,5 ms². Pengujian jarak pengereman memiliki
error
kurang dari 7,8 jika sensor digerakkan lebih dari 0,5 ms² dan memiliki error lebih dari 64,1 jika sensor
accelerometer
digerakkan dengan percepatan kurang dari 0,5 ms². Maka untuk percepatan lebih besar dari 0,5 ms², metode
trapezoidal
bisa diterapkan untuk perhitungan kecepatan dan jarak pengereman.
4.2.3. Pengujian
Kategori