1

LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING

RANCANG BANGUN SISTEM INSTRUMENTASI UNTUK MONITORING LEVEL VIBRASI DAN PEMBEBANAN BANGUNAN STRUKTUR

DI BANYAK TITIK SECARA ONLINE (tahun kedua)

Dr.Eng. Didik R. Santoso, M.Si. Adi Susilo, M.Si., Ph.D.

Wayan Firdaus Mahmudy, S.Si., MT.

Dibiayai oleh Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional, Melalui DIPA Universitas Brawijaya Nomor: 0174.0/023-04.2/XV/2009, tanggal 31

Desember 2008 dan berdasarkan SK Rektor Nomor: 147/SK/2009

UNIVERSITAS BRAWIJAYA NOPEMBER 2009

FISIKA- INSTRUMENTASI

2

3

RINGKASAN

Untuk menjaga keberadaan bangunan infrastruktur dalam kondisi yang tetap aman,

perlu dilakukan pemantauan atau monitoring bangunan infrastruktur tersebut secara

periodik. Tujuan dari proses monitoring ini adalah untuk mendapatkan data yang mutakhir

tentang kondisi strukturnya, dan selanjutnya data tersebut dapat digunakan sebagai salah

parameter untuk menentukan apakah bangunan tersebut masih dalam kondisi yang aman

atau tidak. Sistem instrumen yang digunakan untuk monitoring kondisi bangunan

umumnya sangat kompleks, sehingga menjadikannya berharga mahal.

Penelitian ini bertujuan merancangbangun suatu sistem instrumen yang sederhana dan

murah untuk keperluan structural health monitoring (SHM). Parameter fisis yang dimonitor

adalah besarnya vibrasi suatu banguan. Sistem instrumentasi yang dibangun dibagi menjadi

dua unit utama yaitu RTU (Remote Terminal Unit) sebagai unit sensing dan akuisisi data

serta MTU (Master Terminal Unit) sebagai unit kontrol dan logger data. Dalam

pelaksanaannya, kegiatan penelitian ini dikerjakan dalam dua tahap. Tahap pertama

difokuskan pada pembuatan sistem akuisisi dan logger data, sedangkan pada tahap kedua

difokuskan pada pengembangan dan standarisasi sensor vibrasi serta pengembangan sistem

komunikasi data RTU-MTU secara nirkabel (wireless) dengan menggunakan sistem telemetri

radio digital.

Pada penelitian tahap pertama telah berhasil dibuat empat unit RTU dan sebuah unit

MTU. Unit RTU dikembangkan dengan menggunakan komponen utama berupa

mikrokontroler PIC 16F877, sedangkan unit MTU dibangun berbasis sebuah PC. Komunikasi

data antara unit-unit RTU dan unit MTU dilaksanakan menggunakan jaringan fieldbus

multidrop dengan arsitektur single master multi slave. Dengan sistem ini, maka vibrasi dan

parameter-parameter fisis yang lainnya dapat dimonitor sampai dengan 127 titik pengamatan

secara online. Sensor vibrasi yang digunakan pada penelitian tahap pertama ini adalah

transduser piezoelektrik jenis film PVDF. Dari hasil ujicoba yang telah dilakukan terhadap

keseluruhan sistem instrumentasi, menunjukkan bahwa sistem telah dapat berjalan dengan baik

sesuai yang diharapkan.

Agar memenuhi standar dalam pengukuran level vibrasi dan pembebanan pada

bangunan struktur, maka harus digunakan sensor yang telah terkalibrasi dan terstandarisasi.

Untuk itu pada penelitian tahap kedua ini dilakukan pengembangan sensor vibrasi dengan

4

menggunakan sensor komersial jenis MEMS accelerometer. Sesuai dengan namanya, sensor

ini merupakan sensor percepatan, sehingga parameter vibrasi mekanik yang terukur oleh

sensor adalah percepatan vibrasinya. Dengan bantuan software pemroses sinyal, parameter

percepatan ini dapat diubah menjadi kecepatan maupun simpangan.

Dalam rangka meningkatkan performance dari sistem instrumen yang dibuat, khususnya

masalah komunikasi data, maka pada kegiatan penelitian ini juga dikembangkan sistem

komunikasi data nirkabel (wireless) dengan menggunakan sistem telemetri radio digital.

Ujicoba telah dilakukan terhadap sistem peralatan yang dibangun, baik per bagian

ataupun secara keseluruhan sebagai suatu sistem, dan memberikan hasil yang cukup baik.

5

DAFTAR PUSTAKA

[1] P. Omenzetter, J.M.W. Brownjohn, and P. Moyo, Identification of unusual events in multi-channel bridge monitoring data, Mechanical system and signal processing, 2004; 18: 409-430.

[2] P. Sandip, A. Rakshit, Development of network capable smart transducer interface for traditional sensors and actuators, Sensor and Actuator A, 2004; 112: 381-387.

[3] H.V. Auweraer, B.Peeters, Sensor and systems for structural health monitoring, J. Structural Control, 2003; 10: 117-125.

[4] C. C. Peter, F. Alison, S.C. Liu, Review Paper: Health Monitoring of Civil Infrastructure, Structural Health Monitoring, 2003; 2(3): 0257-267.

[5] Alan S Morris, Measurement & Instrumentation Principles, Butterworth-Hinemann, Esevier, Great Britain, 2003.

[6] Freescale, MMA7260Q XYZ Three-Axis Low g Acceleration Sensor, alamat internet: http://www.freescale.com/files/sensors/doc/factsheet MMA7260QFS.pdf., Tanggal akses 13 Juni 2009

[7] A.H.G. Al-Dhaher, Integrating hardware and software for the development of microcontroller-based systems, Microprocessors and Microsystems 2001; 25: 317-328

[8] B. Miodrag, D. Vujo, S. Branko, Distributed measurement and control system based on microcontrollers with automatic program generation, Sensor and Actuator A, 2001; 90: 215-221.

[9] Anonymous, PIC16F87x, datasheet 28/40-pins 8-bits CMOS Flash Microcontroller, Microchip Technology Inc., 2001.

[10] Tanutama, Modulasi Data Digital. http://indomicron.co.cc/elektronika/komunikasi-elektronika/modulasi-data-digital. Tanggal akses: 26 Juni 2009.

[11] Stallings, W., Computer and Data Comunication. Alih Bahasa: Andi Susilo, Jakarta, 2004.

[12] http://www.yishi.cn. Tanggal Akses: 16 Maret 2009.