OlehOleh ::MOCHAMMAD NASIRMOCHAMMAD NASIR

22082040152208204015

DosenDosen PembimbingPembimbing ::Dr. MuhammadDr. Muhammad RivaiRivai, ST, MT., ST, MT.Dr.Dr. TaufiqTaufiq ArifArif SetyantoSetyanto,, M.EngM.Eng

SISTEM PENGUKURAN DISTRIBUSI TEKANANSISTEM PENGUKURAN DISTRIBUSI TEKANANMENGGUNAKAN SENSOR PVDF FILMMENGGUNAKAN SENSOR PVDF FILM

PADA PENGUJIAN LANDING MODEL WISEPADA PENGUJIAN LANDING MODEL WISE((WING IN SURFACE EFFECT) CRAFTWING IN SURFACE EFFECT) CRAFT

Latar Belakang Efek fenomena hidrodinamika yang perlu di kaji

dalam perancangan operasional pendaratan wise diair adalah masalah hydrodynamic impact padakonfigurasi main hull dan Pontoon.

Untuk mengkaji karakteristik proses pendaratankapal bersayap WISE di air, maka perlu dilakukan ujimodel kapal bersayap WISE pada saat landing di air.

Pada pengujian proses landing model WISE ini akanmenggunakan sensor mekanis berbasis materialpiezoelectric (PVDF film) untuk pengukuran distribusitekanan pada main Hull dan Pontoon WISE

Untuk mendapatkan karakteristik beban impact hasilpengujian proses landing model WISE, makadilakukan perancangan sistem pengukuran dan dataakuisisi yang digunakan untuk pengambilan datayang dihasilkan oleh sensor impact (PVDF film).

Perumusan masalah

Pembuatan sensor Impact dengan Material PVDFfilm.

Perancangan penempatan posisi sensor impactpada main hull dan pontoon model kapal bersayapWISE agar diperoleh hasil pengukuran yang palingoptimal.

Perancangan Rangkaian Pengondisi Sinyal yangoptimal u/ sensor berbasis Piezoelektrik (PVDFfilm).

Pembuatan program Akuisisi data denganmenggunakan NI-USB 6008 dan SoftwareLabView 2009.

TUJUAN Membuat prototype sistem pengukuran untuk pengukuran gaya

impact air . Mengaplikasikan sistem pengukuran tekanan sesaat air pada

pengujian Landing model WISE Craft.

MANFAAT Mengetahui tekanan sesaat air pada model WISE, khususnya dalam

evaluasi kekuatan material yang digunakan untuk pembuatanstrukturnya.

TUJUAN DAN MANFAAT

Slamming Test

Slamming adalah suatu hal yang saling berhubungan dengangerakan vertikal kapal.

Gerakan ekstrim terjadi akibat hempasan gelombang sehinggabagian haluan kapal keluar dari permukaan air.

Slamming terjadi bila haluan kapal kembali jatuh dipermukaanair.

Kecepatan jatuhnya bagian haluan ke permukaan gelombangyang relatif cukup besar dapat mengakibatkan kerusakanstruktur.

Untuk mengetahui pengaruh hempasan tsb dilakukanPercobaan Slamming pada sebuah model kapal.

Slamming Test

Pengujian Slamming ini menggunakan 19 bh pressuretransducer (PDCR200) dan 4 bh pressure cells.

Pengujian yg dilakukan adalah vertical impact test, inclinedentry test, dan forced pitching test

Slamming Test

Hasil pengujian Vertical impact dg sudut pitching -4 derajat dan kecepatanmodel 0.6 m/s.

Delay antara tekanan puncak hampir sama sekitar 16 ± 1 ms

Sensor Piezoelectric ( PVDF film )

Suatu bahan piezoelektrik dapat mengubah deformasimekanik menjadi medan listrik yang setara (directpiezoelectric effect), dan sebaliknya dapat mengubahmedan listrik menjadi deformasi mekanik yang setara(converse piezoelectric effect).

PVDF mempunyai sifat yang menguntungkan, diantaranya adalah : fleksibel, ringan, mampu bekerjapada pita frekuensi yang sangat lebar, dan tersediadalam berbagai bentuk ketebalan & luasan.

Besarnya konsentrasi muatan listrik yang terbentuk inidapat dinyatakan dalam dua mode persamaan, yaitucharge mode dan voltage mode.

Konversi Mekanik ke Listrik

Material Piezoelectric akan menghasilkanmuatan listrik ketika ditekan.

Amplitudo dan frekuensi signal berbandinglurus dengan deformasi mekanik yang terjadi.

Deformasi ini menyebabkan sebuahperubahan kepadatan muatan permukaan(charge density) material sehingga tegangandihasilkan diantara permukaan elektrode.

Ketika gaya yang diberikan berlawanan makategangan outputnya mempunyai polaritassebaliknya.

TYPICAL PROPERTIES OF PIEZO FILM

Charge Mode

Rumus pendekatan sebuah rangkaian tertutup,Charge density yang dihasilkan adalah :

D=Q/A = d3nXn ( n = 1,2, atau 3)

D = Kerapatan muatan yg dihasilkanQ = muatan yang dihasilkanA = Luas area elektrodeXn = gaya yang bekerja pada arah yg sesuaid3n = koefisien piezoelectric

Untuk Mode Voltage, open circuit teganganoutput dinyatakan dg rumus :Vo = g31it ( i = 1,2, atau 3)

Voltage Mode

Besarnya tegangan output open circuit dariPiezoeletric adalah :

Vo = g3nXnt ( n = 1,2, atau 3)

Vo = tegangan output yang dihasilkang3n = koefisien piezelectrict = ketebalan Film

Contoh Perhitungan Voltage Mode

Sebuah beban seberat 10000 N/m2 di berikan ke piezofilm dengan ukuran panjang 2.54 cm, Lebar 2.54 cm danketebalannya 110 um, dimana gaya diberikan pada arahketebalan (g33)

Vo = -g33Xt g33 = -339.10-3 [V/m]/[N/m2]

Signal Conditioning

Sinyal keluaran dari elemen film PVDF adalahmuatan listrik yang nilainya dalam orde pico coulomb(pC).

Diperlukan suatu pengondisi sinyal yang berfungsisebagai penguat tegangan pengukuran

Ada dua mode pengkondisi sinyal yang umumnyadipergunakan pada bahan-bahan piezoelektrik, yaitucharge mode amplifier dan voltage mode amplifier.

Pada desain ini dipergunakan charge mode amplifierdengan pertimbangan bahwa pada mode chargeamplifier panjangnya kabel konduktor tidak akanberpengaruh pada sinyal keluaran.

(Santoso, dkk, 2006).

NI-USB 6008

DAQ ini merupakan sebuah device I/Omultifungsi.

Terdiri dari 8 chanel analog input, 2 chanel analogoutput, 12 chanel DI/DO

Block Diagram NI-USB 6008

Blok Diagram Analog Input

Konfigurasi Analog Input Chanel

Mode Differensial Mode Single