isi pb-pd dengan ffh bab iv pengujian dan analisis
TRANSCRIPT
38
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Bab ini akan membahas pengujian dan analisis setiap modul dari sistem yang
dirancang. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah sistem yang
dirancang sudah sesuai dengan yang diharapkan. Pengujian dilakukan pada setiap
modul yang telah direalisasikan dan pada sistem secara keseluruhan. Berikut ini akan
dijelaskan mengenai pengujian dari setiap bagian.
4.1. Pengujian Modul Mikrokontroler, LCD dan RTC
Pengujian modul mikrokontroler dilakukan dalam dua tahap, tahap pertama
yaitu melakukan pengecekan port-port pada mikrokontroler dengan cara memberikan
program flip-flop sederhana untuk menyalakan lampu LED.
START
Isi PB-PD dengan 00h
Beri waktu tunda 1 detik
Isi PB-PD dengan FFh
Beri waktu tunda 1 detik
SELESAI
Gambar 4.1 Diagram Alir Pengujian Port Mikrokontroler
Diagram alir pengujian menggunakan program flip-flop sederhana ditunjukkan
pada Gambar 4.1. Jika data yang dihasilkan oleh semua port sama dengan data yang
dikirimkan, maka mikrokontroler dikatakan bekerja dengan baik. Tahap kedua yaitu
melakukan pengujian pengiriman data secara serial menggunakan perangkat serial
RS232. Berikut adalah potongan program yang dikerjakan menggunakan bantuan
compiler software CodeVisionAVR v2.04.4 untuk menguji koneksi serial :
39
…
{
printf("TEST SERIAL BRAKE TESTER PROJECT!\r");
delay_ms(1000);
};
…
Mikrokontroler mengirimkan data teks “TEST SERIAL BRAKE TESTER
PROJECT” ke hyper terminal pada komputer, dan jika data yang diterima oleh
komputer sama dengan data yang dikirimkan, maka mikrokontroler dinyatakan bekerja
dengan baik. Hasil yang diperoleh hyper terminal ditunjukkan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2. Penerimaan Data Serial pada Komputer
Untuk pengujian LCD dan RTC, pada LCD ditampilkan jam, hari dan tanggal.
Ketika catu daya dimatikan, maka pada LCD masih tertampil jam, hari dan tanggal yang
telah ter-update, sehingga dapat diartikan untuk LCD dan RTC bekerja dengan baik.
Gambar 4.3 adalah tampilan jam, hari dan tanggal yang tertampil pada LCD.
Gambar 4.3 Pengujian LCD dan RTC
40
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 =Rcos(Axr) = Rcos(180) = -1
Ry =Rcos(Ayr) = Rcos(90) = 0
Rz =Rcos(Azr) = Rcos(90) = 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.
41
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 0 0,99
2 90° 0° 90° 0 1,00 0
3 0° 90° 90° 1,00 0 0
4 90° 90° 180° 0 0 -1,00
5 90° 180° 90° 0 -1,01 0
6 180° 90° 90° -1,00 0 0
7 45° 90° 90° 0,707 0 0
8 90° 45° 90° 0 0,707 0
42
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 (m/s)
= percepatan(m/s²)
t = waktu (s)
Gambar percobaan pada bidang miring dapat dilihat pada Gambar 4.6.
43
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
44
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
0
1
2
3
4
5
61 6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
91
96
10
1
10
6
11
1
11
6
pe
rce
pat
an m
/s2
)
jumlah sample
a saat s =1.4 m
2.820890595
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
1 6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
91
96
10
1
10
6
11
1
11
6
kece
pat
an (
m/s
)
jumlah sample
8.23E-01
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1 6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
91
96
10
1
10
6
11
1
11
6
po
sisi
(m
)
jumlah sample
45
Gambar 4.7 s.d. Gambar 4.9 (sebelum dikalikan faktor pengali) bila
dibandingkan dengan perhitungan kecepatan dan posisi adalah sebagai berikut :
velo1 = velo0+((time/2)*(acc1+acc0));
pos1 = pos0+((time/2)*(velo1+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 m/s
Dilihat dari gambar grafik hasil percobaan sebelum dikalikan faktor pengali,
kecepatan puncak (jumlah total area) = 2,82m/s. Dalam hal ini diperlukan faktor
pengali agar kecepatan yang didapat sebesar 2,95m/s. 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
46
Faktor pengali ini dimasukkan dalam persamaan :
velo1 = velo0+(ca1l*(time/2)*(acc1+acc0));
pos1 = pos0+(cal2*(time/2)*(velo1+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
0
1
2
3
4
5
6
1 6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
91
96
10
1
10
6
11
1
11
6
pe
rce
pat
an m
/s2
)
jumlah sample
a saat s =1,4 m
2,950651562
0
1
2
3
4
1 6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
91
96
10
1
10
6
11
1
11
6
kece
pat
an(m
/s)
jumlah sample
1,46E+00
0
0.5
1
1.5
2
1 6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
91
96
10
1
10
6
11
1
11
6
po
sisi
(m
)
jumlah sample
47
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
48
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 m/s², dan memiliki error lebih dari 64,1% jika sensor accelerometer digerakkan
dengan percepatan kurang dari 0,5 m/s². Pengujian jarak pengereman memiliki error
kurang dari 7,8% jika sensor digerakkan lebih dari 0,5 m/s² dan memiliki error lebih
dari 64,1% jika sensor accelerometer digerakkan dengan percepatan kurang dari 0,5
m/s². Maka untuk percepatan lebih besar dari 0,5 m/s², metode trapezoidal bisa
diterapkan untuk perhitungan kecepatan dan jarak pengereman.
49
4.2.3. Pengujian Accelerometer di Mobil
Mobil yang digunakan adalah minibus jenis Isuzu Panther buatan tahun 1998.
Gambar 4.13 adalah gambar mobil Isuzu Panther yang digunakan untuk pengujian alat.
Pengujian dilakukan pada malam dini hari pukul 01.00 WIB di jalan lingkar Salatiga
pada kondisi jalan rata (bukan tanjakan atau turunan) dan dalam kondisi kering. Untuk
pengujian kecepatan dibandingkan dengan speedometer mobil dan Navitel 5.0.0.1069
GPS Software Navigator for android. Pengujian dilakukan dengan berbagai variasi
percobaan.
Gambar 4.13. Mobil Isuzu Panther Untuk Pengujian Alat
Percobaan 1 : Data diambil saat mobil melaju dengan kecepatan 30km/jam lalu
direm secara mendadak. Percobaan ini untuk mengetahui besarnya perlambatan mobil
dan jarak pengereman. Data hasil percobaan digambarkan pada Gambar 4.14 s.d.
Gambar 4.16.
50
Gambar 4.14 Grafik Percepatan Mobil Percobaan 1
Gambar 4.15 Grafik Kecepatan Mobil Percobaan 1
Gambar 4.16 Grafik Posisi Mobil Percobaan 1
51
Hasil posisi yang terukur (dengan menggunakan meteran) yaitu sebesar 5,4 m.
berarti masih terdapat error sebesar :
Percobaan 2 : Percobaan dua dilakukan dengan cara menjalankan mobil
dari kecepatan 0 km/jam (berhenti) hingga kecepatan 30km/jam. (menggunakan gigi
satu lalu pindah gigi dua)
Gambar 4.17 Grafik Percepatan Mobil Percobaan 2
Gambar 4.18 Kecepatan Mobil Percobaan 2
52
Gambar 4.19 Grafik Posisi Mobil Percobaan 2
Dari hasil percobaan, kecepatan mobil saat 30 km/jam (speedometer mobil),
pada accelerometer menunjukkan 33,60 km/jam. Sehingga error-nya bisa dihitung
sebesar :
Percobaan 3 : Percobaan 3 ini dilakukan pengambilan data saat mobil pada
kecepatan 0 km/jam (berhenti) lalu berjalan sampai dengan kecepatan 30km/jam
(menggunakan gigi 1 lalu pindah gigi 2), setelah mencapai kecepatan 30km/jam lalu
mobil di rem secara mendadak.
Gambar 4.20 Grafik Percepatan Mobil Percobaan 3
53
Gambar 4.21 Grafik Kecepatan Mobil Percobaan 3
Gambar 4.22 Grafik Posisi Mobil Percobaan 3
Pada Percobaan 3 ini, masih terdapat error pada kecepatan mobil yaitu saat
30km/jam. dari grafik yang terukur menunjukkan kecepatan mobil sebelum direm yaitu
sebesar 39,54 km/jam. Error yang dihasilkan yaitu sebesar :
Ketiga percobaan tersebut dilakukan beberapa kali dengan mobil yang sama,
jalan yang sama , jam yang sama, namun pada hari yang berbeda-beda.
4.3. Pengujian Sensor Gaya
Hasil Pengujian Sensor Gaya Flexiforce dilakukan oleh Badan Kalibrasi PT.
Multi Instrumentasi Semarang. Tabel 4.4 menunjukkan hasil kalibrasi sensor
Flexiforce.
54
Tabel 4.4 Hasil Kalibrasi Sensor Flexiforce[17]
Nilai Standar (N) Penunjukan Alat (N) Ketidakpastian (±)
49,03 49,69
±5,64
98,07 98,56
147,10 147,13
196,17 196,69
245,21 245,49
294,24 294,30
392,36 392,76
Ketidakpastian adalah angka yang menunjukkan ukuran lebar distribusi dari
nilai terukur untuk pembacaan alat ukur atau nilai bahan ukur yang telah dikoreksi.
Ketidakpastian kalibrasi dinyatakan pada tingkat kepercayaan 95% dengan faktor k=2.
Informasi detail teknis tercantum pada sertifikat kalibrasi di lampiran. Gambar 4.23
adalah gambar pemasangan sensor flexiforce pada pedal rem mobil.
Gambar 4.23 Gambar Pemasangan Sensor Flexiforce Pada Pedal Rem
4.4. Pengujian Alat Secara Keseluruhan
Gambar 4.24 adalah gambar alat secara keseluruhan, sedangkan Gambar 4.25
menunjukkan gambar ketika power on dihidupkan. Pada layar LCD tertampil hari,
tanggal, waktu dan kecepatan mobil sebelum diinjak pedal rem.
Pedal Kopling
Sensor Flexiforce
Pedal Rem Pedal Gas
55
Gambar 4.24 Gambar Alat Keseluruhan
Gambar 4.25 Gambar Alat Ketika Power On
Gambar 4.26 menunjukkan informasi setelah penginjakan rem. Data yang
ditampilkan yaitu perlambatan kendaraan (g), posisi kendaraan setelah direm (g/posisi),
gaya injak rem (N).
charger
Mobile Printer FlexiForce Modul Kontrol
120 mm
170mm
56
Gambar 4.26 Gambar Informasi Setelah Penginjakan Rem
Gambar 4.27 adalah gambar cetakan hasil pengukuran.
Gambar 4.27 Gambar Hasil Cetak Portable Printer
Arah sumbu x Arah sumbu y
Posisi kendaraan setelah direm
Jarak pengereman
Gaya Injak rem