BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1...
Transcript of BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1...
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Aluminium
Aluminium (atau aluminum, alumunium, almunium, alminium) ialah
unsur kimia yang berpenampilan keperakan. Lambang aluminium ialah Al dan
nomor atomnya 13. Aluminium bukan merupakan jenis logam berat, namun
merupakan elemen yang berjumlah sekitar 8% dari permukaan bumi. Aluminium
termasuk logam golongan utama (IIIA) yang bersifat amfoter dan ringan bersama
magnesium dan platina.
Gambar 2.1 Jenis Alumanium
Aluminium merupakan unsur ketiga terbanyak dalam kulit bumi setelah
oksigen dan silikon. Aluminium juga merupakan logam terpenting dari golongan
IIIA. Namun demikian aluminium tergolong logam yang relatif mahal karena
mineral yang dapat dijadikan sebagai sumber Aluminium sangat terbatas dan
8
senyawa aluminium sukar direduksi. Di alam aluminium terutama terdapat
dalam bentuk senyawa aluminosilikat (Al2Si2O5)(OH)4, yaitu suatu mineral
yang mengandung aluminium, silikon dan oksigen. Mineral itu tidak mempunyai
nilai komersial karena sukar diolah. Adapun mineral yang merupakan sumber
aluminium hanyalah bauksit (Al2O3nH2O). Mineral lainnya yang cukup bernilai
yaitu kriolit (Na3AlF6) dan veldspath/spat padang (KAlSi3O8).
2.2 Sifat Mekanik Alumanium
Material dalam pengunanya dikenakan gaya atau beban. Karena itu perlu
diketahui karakter material agar deformasi yg terjadi tidak berlebihan dan tidak
terjadi kerusakan atau patah. Karakter material tergantung pada:
- Komposisi kimia
- Struktur mikro
- Sifat material: sifat mekanik, sifat fisik dan sifat kimia
Adapun sifat mamekanik pada alumanium di antaranya
- Kekuatan tarik (strength)
- Keuletan (ductility)
- Kekerasan (hardness)
- Modulus elastisitas
9
Sifat mekanik pada materian seperti pada tabel 2.1
2.3 Modulus Elastisitas (Modulus Young )
Selama gaya F yang bekerja pada benda elastis tidak melampaui batas
elastisitasnya, maka perbandingan antara tegangan (σ) dengan regangan (ε)
adalah konstan. Bilangan (konstanta) tersebut dinamakan modulus elastis atau
modulus Young (E). Jadi, modulus elastis atau modulus Young merupakan
perbandingan antara tegangan dengan regangan yang dialami oleh suatu benda.
Secara matematis ditulis seperti berikut.
10
Nilai modulus Young untuk beberapa jenis bahan ditunjukkan pada tabel berikut:
Tabel 2.2 Modulus Elastisitas berbagai bahan
2.4 Fatique Test
Fatigue atau kelelahan adalah kerusakan material yang diakibatkan oleh
adanya tegangan yang berfluktuasi yang besarnya lebih kecil dari tegangan
tarik maksimum (ultimate tensile strength) ( u) maupun tegangan luluh (yield)
material yang diberikan beban konstan. Terdapat tiga fase dalam perpatahan
fatik yaitu :
2.4.1 Permulaan retak
Mekanisme fatik umumnya dimulai dari crack initiation yang terjadi di
permukaan material yang lemah atau daerah dimana terjadi konsentrasi
tegangan di permukaan (seperti goresan, notch, lubang-pits dll) akibat adanya
pembebanan berulang.
2.4.2 Penyebaran retak
Crack initiation ini berkembang menjadi microcracks. Perambatan atau
perpaduan microcracks ini kemudian membentuk macrocracks yang akan
berujung pada failure.
11
2.4.3 Patah
Perpatahan terjadi ketika material telah mengalami siklus tegangan
dan regangan yang menghasilkan kerusakan yang permanen.
Penyajian data fatigue rekayasa adalah menggunakan kurva S-N yaitu
pemetaan tegangan (S) terhadap jumlah siklus sampai terjadi kegagalan (N).
Kurva S-N ini lebih diutamakan menggunakan skala semi log seperti ditunjukan
pada gambar 2.2. Untuk beberapa bahan teknis yang penting.
Gambar 2.2 Kurva S-N
Kurva tersebut didapat dari pemetaan tegangan terhadp jumlah siklus
sampai terjadi kegagalan pada benda uji. Pada kurva ini siklus
menggunakan skala logaritma. Batas ketahan fatigue (endurance limit ) baja
ditentukan pada jumlah siklus N>1 . (Dieter,1992)
12
Persamaan umum kurva S-N dinyatakan oleh persamaan ( dowling,1991).
S = B + C ln ( )
Dengan :
B dan C adalah konstanta empiris material
Pengujian fatigue dilakukan dengan Rotary Bending Machine. Jika
benda uji diputar dan diberi beban, maka akan terjadi momen lentur pada benda
uji. Momen lentur ini menyebabkan terjadinya beban lentur pada permukaan
benda uji dan besarnya dihitung dengan persamaan:
Dengan:
σ = Tegangan lentur ( kg/
W = Beban lentur (kg)
d = Diameter benda uji (cm)
2.5 Gaya Pada Bidang Miring
Bidang miring adalah suatu permukaan datar yang memiliki suatu sudut,
yang bukan sudut tegak lurus, terhadap permukaan horizontal. Penerapan bidang
miring dapat mengatasi hambatan besar dengan menerapkan gaya yang relatif
lebih kecil melalui jarak yang lebih jauh, daripada jika beban itu diangkat
vertikal. Dalam istilah teknik, kemiringan (rasio tinggi dan jarak) sering disebut
dengan gradien. Dari penlesan ini dapat di lihat gambar berikut:
13
Gambar 2.3 Diagram Benda Bebas (a) Mengangkat beban, (b) Menurunkan beban
Dengan menggunakan prinsip kesetimbangan gaya-gaya dalam arah x
dan y maka didapatkan:
∑
∑
2.6 Motor Listrik
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang
mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan
untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan
kompresor, mengangkat bahan, dan lain sebagainya. Motor listrik digunakan juga
di rumah (mixer, bor listrik, fan atau kipas angin) dan di industri. Motor
listrik dalam dunia industri seringkali disebut dengan istilah “kuda kerja” nya
industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban
listrik total di industri.
14
2.6.1 Prinsip Kerja Motor Listrik
Prinsip kerja motor listrik pada dasarnya sama untuk semua jenis
motor secara umum:
- Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
- Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah
lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan
magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
- Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar
kumparan.
- Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk
memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya
dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan
medan.
Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang
dimaksud dengan beban motor listrik. Beban mengacu kepada keluaran tenaga
putar/ torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat
dikategorikan kedalam tiga kelompok:
- Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya
bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi.
Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan
pompa displacement konstan.
15
- Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi
dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah
pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).
- Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang
berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban
dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.
Prinsip kerja motor listrik dapat dijelaskan dengan lebih jelas melalui gambar
berikut:
Gambar 2.4 Prinsip kerja motor listrik
2.6.2 Jenis Jenis Motor Listrik
Pada dasarnya motor listrik terbagi menjadi 2 jenis yaitu motor listrik
DC dan motor listrik AC. Kemudian dari jenis tersebut digolongkan
menjadi beberapa klasifikasi lagi sesuai dengan karakteristiknya.
16
Gambar 2.5 Jenis Jenis Motor Listrik
Dari gambar diatas terlihat jelas pengelompokan jenis-jenis motor
listrik. Jenis-jenis motor listrik diatas akan diuraikan secara lebih lengkap
dalam artikel motor listrik DC dan motor listrik AC.
2.6.3 Variable Speed Electrical Drivers (Penggerak Elektrik Multikecepatan)
Untuk menghemat energi yang terpakai saat proses operasi ,
dibutuhkan penggerak bertenaga listrik yang memiliki kecepatan yang
dapat diatur sesuai kebutuhan. Penggerak elektrik multikecepatan dapat
dipakai pada kondisi dimana dibutuhkan laju putaran mesin yang berubah
semisal pada compressor, dimana pompa pada kompresor maupun
pipeline membutuhkan laju putaran yang berubah bergantung pada kondisi
input fluida. Hal ini juga terjadi pada drilling rig dimana dibutuhkan torsi
yang berubah bergantung pada kekerasan formasi.
Dua tipe motor yang dapat menghasilkan perubahan kecepatan putaran
yaitu:
1. Metode variasi kecepatan dengan motor AC :
- motor induksi squirrel-cage standar
17
- motor induksi wound-rotor
- motor synchronous
- motor komutator
variasi kecepatan putaran didapat dengan mengatur tegangan pada
stator dan rotor.
2. Metode variasi kecepatan dengan motor DC :
- shunt wound motor
- compound wound motor
Variasi laju putaran motor DC berada di range lebih kecil dibanding
motor AC sehingga dibutuhkan susunan motor DC seri untuk
menghasilkan torka yang besar pada laju putaran kecil. Motor DC disuplai
dengan arus DC yang dihasilkan dari konversi arus AC dengan
menggunakan thyristor. Thyristor merupakan semikonduktor yang dapat
diatur untuk mengalirkan atau menghentikan aliran.
Gambar 2.6 Simbol Thyristor
2.7 Load Cell
Load cell adalah kekuatan penginderaan modul, sebuah struktur logam
yang dirancang dengan hati-hati, dengan elemen kecil disebut ketegangan alat
18
pengukur dipasang di lokasi pada struktur tepat. Load cell yang berapa pada
gambar 2.7 yang dirancang untuk mengukur sebuah kekuatan spesifik, dan
mengabaikan kekuatan lain sedang diterapkan. Sinyal listrik keluaran
berdasarkan beban cellnya kosong sangat kecil dan membutuhkan amplifikasi
khusus. Untungnya, 4-input yang 1046. Phidgetbridge akan lakukan seluruh
amplifikasi dan pengukuran cell yang output.load listrik dirancang untuk
mengukur kekuatan dalam satu arah. Phidgetbridge akan sering mengukur gaya
dalam arah lain, tetapi sensor sensitivitas akan berbeda, sejak bagian dari load
cell beroperasi di bawah kompresi sekarang berada dalam ketegangan, dan
sebaliknya.
Gambar 2.7 Jenis-jenis Load Cell
Pengukuran regangan load cell mengkonversi beban yang bekerja padanya
menjadi sinyal listrik. pengukuran dilakukan dengan pola resistor yang sangat
19
kecil yang disebut pengukur regangan - efektif kecil, papan sirkuit fleksibel. Alat
pengukur terikat ke sebuah balok atau anggota struktural yang deformasi ketika
berat diterapkan, pada gilirannya deformasi strain-gauge. Sebagai strain gauge
adalah cacat, itu perubahan hambatan listrik sebanding dengan beban. Terlihat
pada gmabar di bawa ini:
Gambar 2.8 Konvigurrasi Umum Jembbatan Wheatstone
Perubahan pada sirkuit yang disebabkan oleh kekuatan jauh lebih kecil
dari perubahan yang disebabkan oleh variasi suhu. sel beban berkualitas tinggi
membatalkan efek dari suhu menggunakan dua teknik. Dengan mencocokkan
tingkat ekspansi dari strain gauge untuk tingkat ekspansi dari logam itu dipasang
pada, ketegangan yang tidak semestinya pada alat pengukur dapat dihindari
karena sel beban menghangat dan mendingin. Metode yang paling penting dari
kompensasi suhu melibatkan menggunakan beberapa alat ukur regangan, yang
semua menanggapi perubahan suhu dengan perubahan yang sama dalam
perlawanan. Beberapa desain load cell menggunakan alat pengukur yang tidak
pernah mengalami kekuatan apapun, tetapi hanya melayani untuk mengimbangi
efek suhu pada alat pengukur yang mengukur kekuatan. Sebagian besar desain
20
menggunakan 4 pengukur regangan, beberapa di kompresi, beberapa di bawah
ketegangan, yang memaksimalkan sensitivitas sel beban, dan secara otomatis
membatalkan pengaruh suhu.
Jenis lain dari load cell ada yang memiliki setengah jembatan (pengukur 2
strain) atau jembatan kuartal tetapi mereka memerlukan perangkat keras
tambahan untuk beroperasi karena Anda harus menyelesaikan jembatan untuk
mendapatkan pembacaan yang paling akurat.
2.8 Weighing Indicator/Timbangan Digital
Weighing Indicator Merupakan piranti elektronik yang difungsikan untuk
menimbang muatanTimbangan digital hadir dalam berbagai ukuran dan warna
serta berasal dari bermacam-macam material. Timbangan Digital tidaksama
dengan Timbangan manual karena Timbangan itu berguna berdasarkan prinsip
teknologi sel muatan di mana sel beban elektronik mengukur bobot benda pada
keadaan tertentu. Sesudah muatan ditimbang ditransfer ke sinyal digital atau
elektronik dan kemudian ditunjukkan ke bentuk digital. Timbangan tersebut
tersedia model, merek, ukuran, dan model yang berbeda, dan biasanya datang
dengan baterai dan bobot kalibrasi, bantalan timbangan, serta nampan.
Timbangan digital, seperti setiap tipe produk yang berbeda, bermacam-macam
dalam harga dan kualitas.
Ada bermacam-macam jenis timbangan digital yang beredar di pasar.
Timbangan digital dikelompokkan berdasarkan bagaimana Timbangan digital
tersebut digunakan. Namun demikian, Timbangan satu tipe dapat difungsikan
untuk kebutuhan lain juga. macam yang terpopuler ialah timbangan digital kamar
21
mandi, timbangan digital dapur atau makanan, timbangan digital pos, timbangan
digital point of skala, Timbangan digital saku dan Timbangan laboratorium
digital. Baru-baru ini, Timbangan telah dibawa ke level berikutnya dan bisa
membuat perhitungan lain berbeda dari bobot badan. Timbangan ini dimaknai
sebagai Timbangan pintar serta bisa menghitung kalori dan informasi nutrisi
lainnya.
Kemajuan teknologi yang begitu pesat membuat hidup kita lebih mudah
dan sederhana. Berbagai macam penemuan-penemuan dan ide-ide yang telah
diaplikasikan untuk penggunaan praktis sehari-hari telah terbukti dapat
menghemat waktu dan energi, Seperti halnya weighing indicator telah jelas
memiliki manfaat yang jauh lebih besar dibandingkan dengan model timbangan
analog.
Manfaat terbesar dari weighing indicator adalah tingkat akurasi yang lebih
tinggi dibanding timbangan analog. weighing indicator dapat mengukur berat
elemen-elemen yang kecil seperti satu butir pasir dengan akurasi yang
menakjubkan, sementara kebanyakan timbangan analog tidak cukup sensitif
untuk mencatat beban rendah seperti ini. Hal ini membuat Timbangan Digital
banyak dipakai di laboratorium dan tempat-tempat lain di mana bahkan partikel
yang paling kecil dapat diukur. Akurasi tidak saja terbatas pada penimbangan
yang kecil, Timbangan Digital juga lebih akurat untuk menunjukkan berat
keseluruhan.
Pada umumnya timbangan satu tipe dapat difungsikan untuk kebutuhan
lain juga. macam yang terpopuler ialah timbangan digital kamar mandi,
22
timbangan digital dapur atau makanan, timbangan digital pos, timbangan digital
point of skala, Timbangan digital saku dan Timbangan laboratorium digital. Baru-
baru ini, Timbangan telah dibawa ke level berikutnya dan bisa membuat
perhitungan lain berbeda dari bobot badan. Timbangan ini dimaknai sebagai
Timbangan pintar serta bisa menghitung kalori dan informasi nutrisi lainnya.
Pada umumnya, ruang makan, turunkan badan, serta timbangan gizi diperlukan
untuk menghitung banyaknya makanan yang dikonsumsi seseorang, serta oleh
karena itu, memungkinkan penjumlahan asupan kalori. tipe timbangan digital
tersebut difungsikan oleh semua orang yang melihat apa dan berapa jumlah yang
mereka konsumsi dan ukuranya bermacam-macam, dan tentunya detail serta
harga juga. macam timbangan digital tersebut menyertai piranti teknologi
perhitungan multi fitamin lainnya.
Timbangan mandi digital ialah ukuran berat yang difungsikan buat
menghitung volume badan seseorang.Timbangan itu adalah sejajar perubahan
timbangan kamar mandi manual kuno serta dimanfaatkan untuk mendapatkan
informasi yang akurat dari volume tubuh seseorang. tipe timbangan yang disebut
sebagai timbangan kamar mandi karena mereka paling kerap disimpan dalam
kamar mandi sebuah rumah.
Timbangan pos diartikan ukuran berat yang digunakan untuk menimbang
volume benda-benda berbentuk kecil, menengah serta disebut sebagai „pos‟
karena mereka secara luas dimanfaatkan di kantor pos untuk mengukur berat
tubuh surat serta paket. Kebanyakan timbangan pos digital yang tersedia di pasar
diprogram dengan cara yang mengukur upah kirim yang akurat yang digunakan
23
buat ukuran surat tertentu dan berat objek ke tujuan tertentu. Mereka ialah
„timbangan cerdas‟, seperti beberapa Timbangan makanan digital lainnya. dengan
cara timbangan tersebut dibuat dengan informasi tarif pos. Hal itu membantu
timbangan tersebut buat menyesuaikan nilai setiap kali evolusi nilai serta buat
menampilkan jumlah yang jelas untuk layanan pos.
Timbangan bayi digunakan di rumah sakit dan dunia kedokteran untuk mengukur
pertumbuhan bayi secara teratur.Timbangan Makanan, digunakakan untuk
mengetahui jumlah asupan makanan serta susunan gizi dari makanan. Diet dan
binaragawan menggunakan Timbangan badan dan orang-orang yang sadar
tentang berat badan mereka. Timbangan kamar mandi membantu dalam
pemantauan berat badan dan juga datang dengan fungsi tambahan seperti
pengukuran lemak tubuh.
Timbangan laboratorium digunakan untuk menimbang jumlah yang sangat
kecil atau akurat.Mereka digunakan dalam sekolah-sekolah, laboratorium medis
dan juga di laboratorium komersial dan industri. Timbangan gantung biasanya
tergantung dari crane. Ketika item tersebut diangkat oleh crane berat ini kemudian
ditampilkan. Timbangan crane digunakan di bagian belakang truk dan di gudang
besar.
Jembatan timbang yang digunakan untuk menimbang truk, Kadang-
kadang mereka disebut Timbangan truk. Jembatan timbang sangat penting karena
membantu pemerintah daerah dalam mengawasi berat truk yang melintas dan
meminimalkan kerusakan jalan.
24
Timbangan hitung/Counting Scale yang digunakan untuk menghitung
barang-barang seperti mur dan baut atau koin. Mereka digunakan dalam gudang
dan toko-toko perangkat keras.
Timbangan digital juga dapat mengurangi tingkat kesalahan manusia pada
saat membaca ukuran berat. Sementara timbangan analog menggunakan garis-
garis untuk menandai kenaikan berat, Timbangan Digital selalu menampilkan
digit. Oleh karena itu jika Anda membaca sesuatu yang beratnya 5 1/3 pon dan
garis-garis pada timbangan analog hanya mencatat dalam 1/4, jadi kemungkinan
besar apa yang Anda baca di timbangan analog tidak 100% akurat.
Tentu saja, seberapa mudah Timbangan Digital untuk dibaca akan tergantung
pada ukuran layar LED, lampu pada layar dan besarnya angka pada layar LED
tersebut. Namun, model-model baru dari Timbangan Digital memiliki layar yang
cukup besar dan pencahayaan yang baik sehingga untuk membaca ukuran berat
tidak menjadi masalah.
Timbangan Digital juga memiliki manfaat yang mampu mendistribusikan
informasi untuk beberapa orang sekaligus di lokasi yang berbeda, lebih cepat dari
timbangan analog. Beberapa Timbangan Digital dapat dihubungkan langsung ke
komputer, jadi ketika sebuah benda ditimbang bisa dibaca oleh beberapa orang
yang terletak di lokasi yang berbeda secara bersamaan.
Timbangan digital telah menjadi pilihan banyak orang atau industri,
dimana mengukur berat menjadi sesuatu yang penting, baik dalam skala kecil
ataupun industri besar. Kantor pos, bank, toko-toko perhiasan dan industri
makanan semua menggunakan Timbangan Digital kecil, sementara perusahaan
25
manufaktur banyak menggunakan model Floor Scale. Timbangan Digital telah
terbukti akurat, mudah dibaca dan digunakan, membuat Timbangan Digital
menjadi pilihan yang tepat kapan pun Anda perlu untuk mengukur berat. Jenis
timbangan digital Terlihat pada gambar berikut:
Gambar 2.9 Jenis timbangan digital
2.8.1 Weighing Indicator XK3118T1
XK3118T1 indikator berat mengadopsi tinggi anti-jamming Single-
Chip mikroprosesor dan presisi tinggi Σ- △ teknologi A / D konversi, liar
diterapkan dalam skala platform, saldo Platform dan aplikasi berat
lainnya. Fitur:
kg / lb satu saklar kunci, total, batas atas dan bawah, skala hewan, RS232
komunikasi. Pada Gambar di bawah ini terlihat Weighing Indicator
XK3118T1:
26
Gambar 2.10 Weighing Indicator XK3118T1
2.8.2 Technical Parameter
‹ - Accuracy Class:Ⅲ,n=3000
‹ - A/D Conversion Mode:Adopts Σ-ΔTechnology, 10 Times per
Second
‹ - Input Sensitivity ≥1.5uV/e
‹ - Excitation:DC 5V
- Input Signal: -16mV~18mV
‹ - Load Cell Connection Mode: 6 WireConnection (Long Wire Auto
Compensation)
‹ - Division 1/2/5/10/20/50 Optional
‹ - Power Supply:AC 85~245V,50Hz~60Hz;Build-in Battery DC
6V/4AH
‹ - Working Temperature:0~40℃;Working Humidity ≤90%RH
27
‹ - Working Temperature:-10oC∼40
oC,Humidity 10%∼85%,No
Condensation
‹ - Storing Temperature: -30oC∼60
oC,Humility 10%∼70%, No
Condensation
2.8.3 Indikator Interface
XK3118T1 Back Side pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.11 XK3118T1 Back Side
28
2.8.3.1 Koneksi dengan Load Cell
Gambar 2.12 Koneksi Weighing Indicator XK3118T1 dengan Load Cell
2.8.3.2 Serial Port Komunikasi Kawat koneksi
Gambar 2.13 Serial Port Komunikasi Kawat koneksi