RANCANG BANGUN KOMPONEN MEKANIK

ANEMOMETER NIRKABEL BERBASIS AKUISISI DATA

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada :

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik(S-1)

Disusun Oleh :

Yugik Adityawan

(201510120311218)

TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2019

vii

ABSTRAK

Anemometer dipasaran memiliki berbagai bentuk dan pengoperasian yang

berbeda-beda. Mulai yang paling sedehana sampai yang memiliki sistem akuisisi

data realtime, ada pula anemometer yang mengakusisi data realtime secara

wireless. Namun, Anemometer ini dibuat oleh perusahaan luar negeri sehingga

harga menjadi mahal. Penelitian ini bertujuan membuat Anemometer berbasis

akuisisi data realtime dengan harga murah. Anemometer juga akan dibuat dengan

fasilitas wireless. Fasilitas wireless akan memanfaatkan gelombang radio. Metode

yang dipakai perancangan menggunakan metode pahl and beithz. Komponen

utama terbagi 2 bagian, yaitu komponen mekanik dan komponen akuisisi data

realtime. Komponen mekanik terdiri dari cup, poros dan bearing, komponen

akuisisi data realtime terdiri dari mikrokontroler, sensor optocoupler, sensor DHT

11, sensor CMPS 11, radio telemetry dan komputer. Sensor-sensor akan membaca

data sesuai fungsinya dan data yang di dapat akan diolah oleh mikrokontroler

menjadi data digital. Data digital akan dikirim melalui radio telemetry dan akan di

tampilkan pada komputer. Data yang diperoleh berupa angka yang kemudian

dapat disimpan dan diolah sesuai kebutuhan. Alat yang dirancang bangun ini diuji

kemampuan jaraknya, ketelitiannya dan uji liniaritas hasilnya dapat dianggap

cukup baik.

Kata kunci : Anemometer, akuisisi data, komponen mekanik, harga

viii

ABSTRACT

Anemometer on the market has various forms and different operations. It starts

from a simple anemometer until it has a real-time data acquisition system. There

is also the anemometer that acquires real-time data wirelessly. However, that

anemometer made by a foreign company, so the price becomes quite expensive.

Thus, the goal of this research is creating an anemometer based on real-time data

acquisition with low prices. This anemometer also will be equipped with a

wireless facility. Moreover, the wireless facility will utilize radio waves. On the

other hand, the researcher used Pahl and Beitz method for designing. The main

components are divided into 2 parts. Those are the mechanical component and

the realtime data acquisition component. Mechanical components consist of a

cup, an axis, and bearings. Besides, real-time data acquisition components consist

of a microcontroller, optocoupler sensor, DHT 11 sensor, CMPS 11 sensor, radio

telemetry, and computer. Those sensors will read the data according to their

functions and the data processed by the microcontroller into digital data. Then,

digital data will be sent via radio telemetry and will be displayed on a computer.

The data obtained in the form of numbers that can be stored and processed as

user need. This designed tool was tested for its distance, accuracy and the

linearity test results were quite good.

Keyword: Anemometer, data acquisition, Mechanical component, price

ix

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur kehadirat Allah SWT. karena atas berkat dan rahmatNya

saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas akhir ini dilakukan untuk

memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar sarjana teknik mesin fakultas

teknik universitas muhammadiyah malang. Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan

dan bimbingan dari berbagai pihak, dari masa perkuliahan sampai pada

penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini.

Oleh karena itu, saya mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua yang selalu memberikan dukungan dan doa agar tugas

akhir ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya.

2. Bapak Ir.Trihono Sewoyo , MT dan bapak Budiono S,si, MT , selaku

dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga, pikiran

dan kesabarannya dalam memberikan bimbingan serta pengetahuannya.

3. Seluruh dosen, staf dan karyawan di jurusan Teknik Mesin yang telah

memberikan bantuan daqn pengertiannya selama kuliah di Universitas

Muhammadiyah Malang.

4. Teman-teman mesin angkatan 2015 yang selalu memberikan semangat

serta masukan kepada penulis, khususnya mesin kelas E.

Penulis menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini masih jauh dari

sempurna dan masih banyak terdapat kesalahan dan kekurangan. Untuk itu penulis

dengan senang hati merima kritik, masukan dan saran yang dicapai

menyempurnakan tugas akhir ini.

Akhir kata semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembacannya.

Malang, 8 Oktober 2019

YUGIK ADITYAWAN

x

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL………………………………..…….……..…………………..i

POSTER………………………………………………………...….……………..ii

LEMBAR PENGESAHAN……………………………………...……………...iii

LEMBAR ASISTENSI…………………………………………...……………..iv

LEMBAR PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT………………………….……vi

ABSTRAK………………………………………………..……………………..vii

ABSTRACT……………………………………………………...…...………...viii

KATA PENGANTAR………………………………………………..………....ix

DAFTAR ISI……………………………………………………………………...x

DAFTAR TABEL………………………….………………………..………....xiii

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………….......xiv

BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………...…...1

1.1 Latar Belakang ………………………………………………………..1

1.2 Rumusan Masalah…………………………….……………….………6

1.3 Tujuan Penelitian ……………………………….……………………..6

1.4 Manfaat penelitian…………………………….……………………….6

1.5 Batasan Masalah ……………………………….……………………...7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA……………………….…….………….……….8

2.1 Anemometer…………………………………………………………...8

2.1.1 Jenis-jenis Anemometer…………...………………….……….....8

2.2 Angin…………………………………………………….….………..13

2.2.1 Fungsi Angin…………………...…………………...…….…….13

2.2.2 Tipe Angin…...…………………..……………………..….…..14

2.2.3 Kecepatan Angin…………………………...…………...………14

2.3 Bearing …………………………………….………………………...17

2.4 Poros ……………………………………….………………………..23

xi

2.4.1 Fungsi Poros……………...………………………….….……...23

2.5 Akuisisi Data …………………………………………………….…..23

2.6 Metode Perancangan……………………...……………….…….…...24

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ……….………….………..27

3.1 Perancangan………………………………………………..………..27

3.1.1 Daftar Persyaratan Desain……………………..………....…,.....27

3.1.2 Identifikasi Masalah…………………………………….………30

3.1.3 Struktur Fungsi ………………………………………….……...31

3.1.4 Prinsip Kerja …………………………………………….……...32

3.1.5 Kombinasi dan Susunan Konsep……………………….……….33

3.1.6 Pemilihan Konsep Varian …………………………….………...35

3.2 Desain Perangkat Keras …………………………………….……….35

3.2.1 Desain cup penangkap angin …………………………….……..36

3.2.2 Desain baling-baling…………………………………….………37

3.2.3Desain body utama …….………………………………….…….37

3.2.4 Desain body 1…………………………………………….……..38

3.2.5 Desain body 2………………………….…………………….….38

3.2.6 Desain Pengarah Modul CMPS11…………………….………..39

3.3 Proses Pengerjaan………………….………………………………...39

3.3.1 Alat yang digunakan…………………………………….………39

3.3.2 Bahan yang digunakan………………………………….………40

3.3.3 Proses Pengerjaan………………………………………….…....40

3.3.4 Proses Finishing………….……………………………………..43

BAB IV PEMBAHASAN………………………………………………………45

4.1 Perhitungan…………………………………………………….…….45

4.1.1 Perhitungan gaya dorong angin………………………….…….45

4.1.2 Menghitung dimensi baling-baling……………………….…....46

4.1.3 Menghitung Tegangan Bending baling-baling (σb)……..……..47

xii

4.1.4 Perhitungan Dimensi Poros……………….……………….…...48

4.2. Perancangan pengarah angin………….……………………….…….50

4.2.1 Mencari gaya dorong angin…….……...…………………….…50

4.2.2 Menghitung dimensi batang pengarah angin………..……….…52

4.2.3 Menghitung Tegangan Bending batang pengarah angin (σb).....53

BAB V PENUTUP………….………………………..…….……………………55

5.1 Kesimpulan…………………………………….………………….….55

5.2 Saran………………………………….………………………….…...55

DAFTAR PUSTAKA………………………….………………………………..57

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Skala Beaufort…………………………………………...…………….15 Tabel 3.1 Daftar Persyaratan Spesifikasi Desain ……….……………………….27

Tabel 3.2 Kombinasi sub-fungsi yang didasarkan pada diagram blok sub-fungsi ……………………………………………………......................33

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar1.1 Anemometer mangkok……………………………….……. ...………1

Gambar 1.2 Anemometer kipas…………………………………………………....2

Gambar 1.3 Anemometer kawat panas……………………………………………3

Gambar 1.4 Digital Anemometer ………………………..………………..….……3

Gambar 1.5 Anemometere wind speed sensor……………………………….…….4

Gambar 1.6 Anemometere combined wind sensor…………………………..…….5

Gambar 2.1 Anemometer Mangkok………………………………………….....…9

Gambar 2.2 (a) Anemometer Tipe Kipas………………………………………...10

Gambar 2.2 (b) Anemometer Kipas Portable…………………………….………10

Gambar 2.3 Anemometer kawat panas………………………………………..…10

Gambar 2.4 Anemometer Laser Dopler……………………………..…….….….11

Gambar 2.5 Anemometer ultrasonik…………………………………………..…11

Gambar 2.6 Anemometer Resonance Akustic………………………………...…12

Gambar 2.7 Anemometer bola ping-pong…….……………………..…...………12

Gambar 2.8 Bearing atau bantalan……………………………………...………..17

Gambar 2.9 Jenis bearing………………………………………………………..18

Gambar 2.10 Journal bearing (sleeve bearing)…………………………...……..18

Gambar 2.11 Bushing…………………………………………………………….19

Gambar 2.12 Ball bearing…………………………………………..……………20

Gambar 2.13 Cylinder roller bearing……………………………………………20

Gambar 2.14 Barrel Roller bearing………………………………...……………21

Gambar 2.15 Taper roller bearing…………………………………...…………..21

Gambar 2.16 Needle bearing……………………………………………….……22

xv

Gambar 2.17 Macam-macam beban pada bearing……………… ..…………….23

Gambar 2.18 Elemen sistem akuisisi data……..………………….….……….…24

Gambar 2.19 Diagram alur perancangan menurut pahl and beitz……..…………26

Gambar 3.1 Diagram blok fungsi keseluruhan…….………….….……………...31

Gambar 3.2 Aliran energi pada diagram blok fungsi ………………….………...32

Gambar 3.3 prinsip kerja komponen mekanik Anemometer Berbasis Akuisisi Data…………………..…………………………… ..…………………………...33

Gambar 3.4 Desain Anemometer Berbasis Akuisisi Data…………...……...…...35

Gambar 3.5 Desain cup penangkap angin………………………………………..36

Gambar 3.6 Desain baling-baling………………………………………………. 37

Gambar 3.7 Desain body utama………………………...………………………..37

Gambar 3.8 Desain body 1………………………………………………...……..38

Gambar 3.9 Desain body 2…………………………………………………...…..38

Gambar 3.10 Desain pengarah modul CMPS 11…………………….…………..39

Gambar 3.11 Baling-baling dan cup……………………………………………..41

Gambar 3.12 Baling-baling, poros dengan body 1 atas………...………………..42

Gambar 3.13 Pengarah modul, konektor dengan body 2…….…………………..42

Gambar 3.14 konektor sensor CMPS 11……….…….…………………………..43

Gambar 4.1 Gaya angin terhadap Blade…………………………………………45

Gambar 4.2 Dimensi pengarah angin……………………………………...……..50

57

DAFTAR PUSTAKA

Achmad Z. 2006. Elemen Mesin 1. Bandung. Budiono.2017 Modul PraktikumFisika UMM. Laboratorium Fisika Fakultas

Teknik UMM. Pahl G.,Beitz W.1996. Engineering Design: A Systematic Approach, 2nd edition,

Springer-Verlag. Pambudi ER. 2014. Rancang Bangun Alat Pengukur Kecepatan Angin dan

Temperatur Berbasis Akuisisi Data Dengan Komunikasi Radio. Malang. Sewoyo T, Budiono, Setyawan WN. 2018. “Design of Data Acquisition-based

Anemometer”, SNTTM XVII Univ Nusa Cendana Kupang Oktober . Sularso, Kiyokatu Suga. 1997. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.

Jakarta

1. LEMBAR JUDUL.pdf (p.1)3. pengesahan.pdf (p.2)4. asistensi 1.pdf (p.3)4. asistensi 2.pdf (p.4)5. pernyataan.pdf (p.5)6. abstrak.pdf (p.6)7. Abstract.pdf (p.7)8. KATA PENGANTAR.pdf (p.8)9. DAFTAR ISI.pdf (p.9-11)10. DAFTAR TABEL.pdf (p.12)11. DAFTAR GAMBAR.pdf (p.13-14)DAFTAR PUSTAKA.pdf (p.15)hasil plagiasi.pdf (p.16)