TR-11-00011-Konsep Dasar Perancangan External Balance 6K untuk IIUM.docx

LAGG

Konsep Dasar Perancangan External Balance 6 Komponen untuk Terowongan Angin IIUM

Oleh: Fariduzzaman

Ranc anganExt er nalBal anc e6Komp mponenunt ukTe r owo wonganAngi n I I UM

Fariduzzaman

Tahun 2011

Version:

03.08.2016 04:26:2

Publication in total or in part and/or reproduction in whatever way of the contents of this report is not

Published by

Unit Pelaksana Teknis

LAGG !a"oratorium #ero$%as dinami&a dan %etaran 2 dari '(


Fariduzzaman

Tahun 2011

Version:

03.08.2016 04:26:2

Publication in total or in part and/or reproduction in whatever way of the contents of this report is not

Published by

Unit Pelaksana Teknis

LAGG !a"oratorium #ero$%as dinami&a dan %etaran 2 dari '(


Fariduzzaman

) Aero-Gas Aero-Gas dynamics and Vibrati Vibration on Laboratory* Laboratory* Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) +a,asan -/--T+ /eron Taneran Taneran 5 1'314 anten N7ON/# tel e$mail home$ae

: 062 021 '60(02 a9 : 062 021 '60(01 : laidola.net.id : htt: ;;,,,.la.or. ;;,,,.la.or.id; id;

ABSTRACT Untuk Untuk keperlu keperluan an rujuka rujukan n dalam dalam desain desain externa externall balanc balancee IIUM IIUM (Intern (Internatr atrion ional al Islamic University of Malaysia serta seba!ai dokumen arsip pen!emban!an external external balance balance selanjutnya selanjutnya"" maka penulis tela# menyusun dokumen $ec#nica $ec#nical l %otes berikut& 'xternal alance ini tela# selesai di desain" kalibrasi dan dipasan! di tero)on!an tero)on!an an!in IIUM pada tan!!al *+ Maret *,&

3 dari '(


Fariduzzaman

DAFTAR ISI ABSTRA ABS TRACT CT

3

1.

PEND PENDAH AHUL ULUA UAN N

5

2.

DASAR DASAR TEORI TEORI DAN KONSEP KONSEP PERANCA PERANCANGAN NGAN

10

2.1 PROSES PENGUKURAN 2.2 PROSES KALIBRASI 2.3 ESTIMASI KAPASITAS LOAD-CELL

12 16 17

SISTEM SISTEM PENGOLAHA PENGOLAHAN N DAT DATA (SPD) (SPD)

23

3.1 IDENTIFIKASI DATA 3.2 KOEFFISIEN AERODINAMIKA 3.3 KOEFFISIEN GA!A"MOMEN AERODINAMIKA 3. ALGO GOR RITMA ITMA SOFT OFT#ARE PEN PENGO GOL LAHAN HAN DA DATA PEN PENGUKU GUKUR RAN

23 2 26 2$

.

SIST SISTEM EM MEKA MEKANI NIK K

2%

5.

SIST SISTEM EM EL ELEK EKTR TRON ONIK IK

33

6.

KALI KALIBR BRA ASI

37

6.1 TEORI DASAR 6.2 PERANGKAT KALIBRASI 6.3 PROSEDURE KALIBRASI

37 3% 1

3.

DAFTAR DAF TAR PUSTAKA PU STAKA

7

LAMPIRANLAMP IRAN-A& A& DEFINISI DEFI NISI

$

LAMPIRAN-B& #OBBLING EFFECT

%

4 dari '(


Fariduzzaman

1. PEND PENDAH AHUL ULUA UAN N Pada ada sistem sistem penguk pengukura uran n gaya gaya/m /mome omen n aerodi aerodina namik mika a model model terowongan angin, dikenal tiga sumbu koordinat: • Gaya Gaya/m /mom omen en aero aerodi dina nami mika ka yang yang timb timbul ul di mode modell pada pada pert pertam ama a kali kali diuk diukur ur oleh oleh load load-c -cel elll yang yang terp terpas asan ang g di plat platfo form rm Timb Timban anga gan n Luar Luar (TL (TL,, sehi sehing ngga ga pusa pusatt sumb sumbu u koordi koordina natt akan akan ada ada di platfo platform rm timban timbangan gan!! "alam "alam hal ini adalah titik pertemuan #ector-#ector gaya a$ial yang beker%a di load-cell! load-cell! Pusat sumbu koordinat koordinat di platform platform ini disebut disebut Tititk Pusat Timbangan &wal ('esol#ing Point! • umb umbu u Timb Timban anga gan n atau atau dise disebu butt pula pula umb umbu u )esta estabi bila lan n (tability &$is dapat ditentukan berimpit dengan titik pusat platform, atau pada titik #irtual yang dide*nisikan pada saat kalibrasi! • elan%utn elan%utnya, ya, data yang dikehenda dikehendaki ki dari hasil eksperim eksperimen en adalah data gaya/momen di model, karena itu gaya/momen di titik itik pusa usat TL haru arus ditr itransf nsform ormasik asikan an ke umb umbu )oordinat +odel, sumbu ini disebut pula dengan Body dengan Body Axis. • )aren arena a terow erowo onga ngan angin ngin memi memili liki ki dind inding ing-din -dindi din ng pembatas di seksi u%i, maka data pengukuran gaya di model harus di koreksi terhadap efek dinding (wall interference! )oreksi tersebut merupakan fungsi gaya/momen pada sumbu aliran aliran angin, angin, dengan dengan demik demikian ian sumbu sumbu berik berikutn utnya ya adalah adalah sumbu angin atau Wind Axis! Axis! Timba Timbanga ngan n Luar Luar (TL (TL  kompon komponen, en, adala adalah h timban timbangan gan yang yang dipasa dipasang ng dilua diluarr model model untuk untuk menguk mengukur ur enam enam kompon komponen en gaya gaya yang dirasakan oleh timbangan! Per%an%ian Per%an%ian gaya/momen gaya/momen arah positif untuk model pesawat agak berbeda antara ropa dan .&! Perbedaan Perbedaan ini di tun%ukkan tun%ukkan di Gambar ! dan !0, serta Tabel Tabel ! berikut! Tabel 1.1 Komponen Gaya dan Momen Arah Positif

Kompon en

Nama

Sum bu TL

Eropa

Amerika (USA)

)

Gaya 1ormal Platform (1ormal Gaya &$ial Platform (&$ial +omen &ngguk

2

)e bawah

)e atas

3

&rah terbang

&rah angin

+ y

Putar ke atas

Putar ke atas

)0

)4

' dari '(

Ranc anganExt er nalBal anc e6Komponenunt ukTe r owonganAngi n I I UM

)5

)7

)

(Pitch Gaya amping (ide +omen Geleng (6aw +omen Guling ('oll

Fariduzzaman

6

)e starboard

)e starboard

+8

Putar ke starboard

Putar ke starboard

+$

Guling ke starboard

Guling ke starboard

6 dari '(


Fariduzzaman

Gambar 1.1 Definisi Gaya/Momen Positif standar USA

Gambar 1.2 Definisi Gaya/Momen Positif standar Eropa

)on#ensi .& tidak konsisten dengan kaidah tangan kanan (khususnya 1ormal 9orce dan kon#ensi ropa konsisten dengan kaidah tangan kanan! "e*nisi sistem ropa di atur dalam standar "1-1;4<< atau = 7! Perbedaan antara sistem ropa dan .& hanya ter%adi pada sistem sumbu koordinat model, namun untuk sistem sumbu koordinat TL adalah sama untuk .& maupun ropa!  dari '(


Fariduzzaman

.ntuk TL .+ ini maka arah positif gaya/momen untuk model mengikuti sistem.&, serhingga hubungannya dapat ditun%ukkan di Gambar !4! MODEL

M+

TIMBANGAN

M* 

-!#TFOR< T<#N%#N

M

! '

ANGIN

Gambar 1. Sistem S!mb! Koordinat Timban"an dan Model

+odel terletak pada %arak tertentu di atas platform, disangga oleh model support (4 struts atau central struts! "engan demikian %arak yang akurat titik pusat sumbu timbangan dan titik pusat model harus tercatat dengan baik, karena diperlukan sebagai faktor koreksi! stilah gaya angkat (lift dan hambat (drag tidak lain adalah gaya/momen pada sumbu angin, yakni hasil transformasi masingmasing gaya normal dan gaya a$ial di sumbu model ke sumbu 8 dari '(


Fariduzzaman

angin! ecara praktis pada pesawat terbang sebenarnya, uraian gaya/momen pada pesawat akan dinotasikan seperti di Gambar !5!

Gambar 1.# Sistem S!mb! Koordinat Pesa$at Terban"

Gambar 1.% Posisi T& di tero$on"an an"in

( dari '(


Fariduzzaman

TL yang dirancang akan ditempatkan di bawah seksi u%i dengan posisi seperti ditun%ukkan di Gambar !7! pesi*kasi timbangan untuk gaya/momen maksimum pada masing-masing komponen dinyatakan dalam tabel berikut!

10 dari '(


Fariduzzaman

Tabel 1.2 Spesifi'asi Timban"an

No . !

0!

4!

Uraian +aksimu 1ormal 9orce () m &$ial 9orce ()0 Gaya/+om Pitching +oment ()4 en ide 9orce ()5 6awing +oment()7 'olling +oment () &kurasi Gaya/momen minimum yang setiap terukur oleh balance komponen Tingkat presisi (repeatability  setiap komponen

5!

@angkauan sudut pitch (alpha

-4
7!

@angkau sudut yaw (beta

-57o sampai dengan A57o

>7<<< 1 >7<<< 1 ><<< 1m >7<<< 1 ><<< 1m ><<< 1m

11 dari '(


Fariduzzaman

2. DASAR TEORI , KONSEP PERANCANGAN Timbangan Luar (TL, pada dasarnya adalah suatu sistem mekanik dan elektronik, dimana gaya/momen diukur oleh sensor/transducer yang berupa kombinasi strain-gage atau load cell (LB! "ata analog yang berupa tegangan akan dikeluarkan oleh load cell, yang besarnya berbanding lurus dengan besaran *sikanya (gaya/momen yang terukur! "ata analog (#olt selan%utnya dikondisikan oleh .nit Pengkondisi inyal (B. agar dapat dibaca oleh perangkat Analog to Digital Converter (&"B yang terhubung dengan komputer, dimana suatu program komputer selan%utnya akan membaca data &"B ini dan mengembalikannya ke data analog (#olt atau besaran *sika (gaya/momen! )arena LB tersebut dipasang secara terintegrasi melalui platform, maka pada sistem TL setiap satu LB yang beker%a pada sumbu tertentu tidak lagi mengukur satu komponen gaya/momen secara terisolasi, tapi masing-masing LB akan mengalami kopling dengan LB lainnya! "engan kata lain %ika satu komponen dibebani maka komponen tersebut dapat dilayani oleh satu atau lebih load cell, dan gaya/moment yang terukur di load cell akan tampak bukan dari komponen yang dibebani sa%a tapi %uga mengukur interferensi atau interaksi dari komponen lainnya! Cesarnya interferensi gaya-gaya lain terhadap komponen yang dibebani merupakan salah satu parameter yang menentukan kualitas TL! TL yang dirancang adalah %enis platform, sehingga pusat sumbu timbangan berada pada platform tersebut (resol#ing point! .ntuk mendapat gaya/momen aerodinamika model, gaya/momen di platform tersebut harus ditransformasikan ke titik pusat sumbu model!

12 dari '(


Fariduzzaman

Gambar 2.1 Tipi'al T& Platform (1)

ecara *sik sketsa timbangan secara umum ditun%ukkan di Gambar 0! dan TL yang dirancang ditun%ukkan di Gambar 0!0! Tampak bahwa platform yang berbentuk segitiga, ke arah #ertikal (sumbu 2 disangga oleh 4 batang (rod dan masing-masing rod memiliki  load cell, ke arah lateral (sumbu 6 terhubung dengan satu load cell dan kearah longitudinal (sumbu angin, sumbu 3 oleh 0 load cell!

/H

, ,

=al

Gambar 2.2 S'etsa Str!'t!r T&

13 dari '(


Fariduzzaman

Gambar 2. S'etsa *nstr!mentasi !nt!' f!ll+model

Tabel 2.1 Spesifi'asi Geometri T&

No . ! 0! 4! 5! 7! ! D! E! ;! 
Parameter

Ukuran

Satuan

a b c d h9 hF mmo mst mad  (tare load =Hset dudukan LB

D4< 50 E54 << 0< 7< 7< 4<< 7< 7<<< E7

mm mm mm mm mm mm kg kg kg 1 mm

2.1 PROSES PENGUKURAN

@ika gaya yang terukur di masing-masing load cell dinyatakan dengan 9 untuk load cell , 9 0 untuk load cell 0, 9 4 untuk load cell 4 dan seterusnya! erta data analog (Iolt dari masing-masing load-cell dinyatakan dengan I , I 0 , I 4 dan seterusnya! +aka secara *sik setiap load cell akan memiliki hubungan liniear dengan tegangan keluarannya (data analog yang dapat dinyatakan sebagai berikut: F1 > m1.V1 ? n1 F2 > m2.V2 ? n2 F3 > m3.V3 ? n3 F4 > m4.V4 ? n4 F' > m'.V' ? n' F6 > m6.V6 ? n6

(0!

&tau 14 dari '(


Fariduzzaman

@FA > @
(0!0

)oeHisien (mi, iJ, adalah koeHisien kalibrasi masing-masing load cell yang biasanya telah dilakukan pabrik pembuatnya, atau hasil kalibrasi reguler load cell di laboratorium lokal! elan%utnya, %ika: • )  adalah komponen gaya-normal yang diukur TL • ) 0 adalah komponen gaya-a$ial yang diukur TL • ) 4 adalah komponen momen-angguk (pitch yang diukur TL • ) 5 adalah komponen gaya-lateral (side yang diukur TL • ) 7 adalah komponen momen-geleng ( yaw yang diukur TL • )  adalah komponen momen-guling (roll yang diukur TL

Gambar 2.# Arah Positif dari 'omponen Gaya/Moment Model

@ika dide*nisikan bahwa gaa !ompression di LB adalah positi" dan gaya tension adalah negati"# maka dengan meru%uk pada kon*gurasi sistem TL di Gambar 0!4, pada saat komponen gaya/momen model adalah positif, lihat Gambar 0!5! ecara analitis hubungan diagram gaya/momen berikut dapat di%elaskan, UNTUK FULL MODEL a! )etika ) positif maka LB , LB0,LB4 mendapatkan gaya tension: )  J -9-90-94 (0!4 1' dari '(


Fariduzzaman

b! )etika )0 positif maka LB5, LB7 mendapat gaya compression: ) 0 J 95A97(0!5 c! )etika )4 positif maka LB, LB0, LB5 dan LB7 mendapatkan gaya tension sedangkan LB4 compression: ) 4 d!

J

-b9 (0!7

)etika )5 compression: ) 5 J 9

-

positif

b90

A

maka

LB

c94

-

h95

mendapatkan

-

h97

gaya

(0!

e! )etika )7 positif maka LB5 mendapat compression dan LB7 mendapatkan gaya tension: ) 7

J (0!D

d95

K

d97

f! )etika ) positif maka LB dan LB mendapatkan gaya tension, sedangkan LB0 m,endapat compression: )  J -a9 A a90 -(hA$9

(0!E

.ntuk 9ull-+odel maka hJh9 dan untuk Falf-+odel hJh F,! )emudian titik tangkap LB tidak dapat tepat berimpit dengan titik pusat platform (karena kesulitan kon*gurasi struktur, sehingga ada oHset (lebih rendah sebesar $JE7mm! "engan demikian pen%umlahan gaya-gayanya harus disesuaikan, seperti ditun%ukkan di persamaan (0!E! Persamaan (0!4 sampai (0!E dapat ditulis dalam bentuk matriks:

16 dari '(

Fariduzzaman


0 0   . 1   / 1   − 1 − 1 − 1 0  /   0   .  0 0 1 1 0 2     2   / 3   − b − b c − # − # 0   . 3  =      / 0 0 0 0 0 1 4      . 4   / '   0 0 0 d − d 0   . '       0 0 0 − # − x   . 6   / 6  − a a

(0!;

[ / ] = [ 0 ] ful l [ . ]

(0!<

"imana h adalah ketinggian model terhadap platform balance! 1amun karena ada kesulitan konstruksi, maka posisi titik tangkap load cell  (9 tidak sama dengan titik tangkap gaya/momen lainnya! Titik tangkap 9  bergeser #ertikal lebih rendah
(0!

b! )etika )0 positif maka LB5, LB7 mendapat gaya compression: ) 0 J 95A97(0!0 c! )etika )4 positif maka LB, LB0, LB4, LB J < sedangkan LB5 mendapatkan gaya compression dan LB7 mendapatkan gaya tension: ) 4

J (0!4

Ah95

-

h97

d! )5 J < (0!5

e! )7 J < f! ) J <

(0!7 (0!

+aka, 1 dari '(


Fariduzzaman

Persamaan (0!4 sampai (0!E dapat ditulis dalam bentuk matriks half model:

 / 1  0  /  0  2   / 3  0  =  / 4  0  / '  0     / 6  0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1   . 1 

  .   2  d − d 0  . 3    0 0 0  . 4   0 0 0  . '    0 0 0   . 6  1

1

0

[ / ] = [ 0 ] #alf [ . ]

(0!D (0!E

Tampak bahwa hubungan tersebut hanya berlaku apabila input ke matriks 3M adalah gaya 9M dan satuan *siknya sama! Pada kenyataanya, untuk memperoleh matriks )M akan lebih mudah apabila langsung ditransformasi dari pembacaan masing-masing load cell dalam #olt: I , I 0 dan I 4, sehingga dalam hal ini satuan *siknya tidak sama! "engan kata lain, proses transformasi IM ke 9M dan selan%utnya ke )M men%adi tidak perlu! Cegitupula masingmasing load cell bukanlah instrument indi#idual yang terpisah, melainkan terintegrasi dalam satu sistem TL, dan satu sama lainnya akan saling berpengaruh (ada kopling! Ter%adinya interaksi dapat dilihat dari koeHisien matriks persamaan (0!; yang tidak nol pada elemen-elemen yang bernilai nol! Persamaan (0!; %uga menun%ukkan bahwa untuk mendapatkan komponen ) 4 diperlukan 7 load cell yang beker%a, dengan demikian probabilitas kesalahan ) 4 akan paling besar dibanding komponen lainnya, kesalahan sedikit di masing-masing load cell akan men%umlah di ) 4! ecara praktis, persamaan (0!< dalam implementasinya berubah men%adi persamaan (0!, dimana data tegangan I i dari load cell (#olt di kon#ersi langsung ke data gaya/momen ) i (1 atau 1m!

 / 1   c11 c12  /  c  2   21 c22  / 3  c31 c32  =  / 4  c41 c 42  / '  c'1 c'2     / 6  c61 c62

c13

c14

c1'

c23

c24

c2'

c33

c34

c3'

c43

c44

c4'

c'3

c'4

c''

c63

c64

c6'

)M J BMIM

c16  V 1 

    c36  V 3    c46  V 4  c'6  V '    c66  V 6  c26 V 2

(0! (0!0 18 dari '(


Fariduzzaman

@adi matriks 3M di persamaan (0!< tidak sama dengan matriks BM di persamaan (0!! +atriks di persamaan (0! tersebut tidak dapat diperoleh dari perhitungan analitis (dengan mengukur pan%ang %arak antar load cell, a, melainkan harus dengan kalibrasi TL! +atriks BM disebut pula matriks kalibrasi, yang menyatakan hubungan matematis antara data #olt yang dibaca masing-masing load cell dengan data gaya/momen aerodinamika! 2.2 PROSES KALIBRASI

Proses kalibrasi dilakukan dengan cara membebani TL menggunakan beban yang diketahui beratnya (terkalibrasi pada masing-masing komponen: ) i (iJ!!! )emudian dicatat data #olt yang terukur di masing-msing load cell: I i (iJ!! atau secara matematis dapat ditulis sebagai berikut,

V 1   a11 V  a  2   21 V 3   a31  = V 4  a41 V '   a'1    V 6  a61

a12

a13

a14

a1'

a22

a 23

a24

a 2'

a32

a33

a34

a3'

a 42

a 43

a44

a 4'

a'2

a'3

a'4

a''

a62

a63

a64

a6'

a16   / 1 

    a36   / 3    a46   / 4  a'6   / '    a66   / 6  a26 / 2

(0!4

&tau ditulis sebagai persamaan matriks, IM J &M)M (0!5 @adi pada saat pengukuran dengan TL, suku-suku IM adalah #ariabel bebas (independent dan )M adalah #ariabel tak-bebas (dependent)! edangkan pada saat kalibrasi, suku-suku IM adalah #ariabel tak bebas dan )M adalah #ariabel bebas! "engan demikian untuk memperoleh matriks kalibrasi BM, maka matriks yang diperoleh pada saat kalibrasi &M, harus di in#erskan,

[ 1 ] = [ A] −

1

(0!7

Pada TL, load cell berhubungan satu sama lainnya melalui platform (terintegrasi! &kibatnya, %ika dibebani satu komponen gaya/momen, maka data yang terukur di masing-masing load cell akan sangat sulit mendekati nol! +asing-masing komponen akan saling mempengaruhi komponen lainnya (ter%adi kopling! "engan kata lain, matriks &M tidak akan diagonal! Ceban anginpun akan 1( dari '(


Fariduzzaman

memberikan gaya/momen aerodinamika secara serempak (lift, drag, moment tidak lagi satu persatu seperti saat kalibrasi! &spek lain yang harus diperhatikan adalah tare-volt dari sistem elektronik, yakni sistem elektronik mungkin sudah memberikan angka #olt tertentu, sekalipun model belum dipasang! liminasi tare-volt ini harus dilakukan, baik saat kalibrasi maupun saat pengukuran! elain tare-#olt ada %uga tare-gaya, yakni data gaya/momen yang telah terukur pada saat angin-nol dan model telah terpasang! +aka untuk eliminasi ini perlu dilakukan pengukuran pendahuluan! Ciasa disebut tare force measrement! Pada proses pengukuran ini efek berat model dan penyangga akan disimpan di basis-data untuk koreksi data pengu%ian! &da suatu kemungkinan bahwa model memiliki pusat sumbu yang tidak berimpit (coincide dengan titik pusat timbangan! "engan demikian nilai terukur dari TL harus ditransformasikan ke titik pusat model, diatas platform atau pada struts! Transformasi ini dapat berupa translasi dan rotasi: • Pa • da transformasi gaya, koreksi hanya dilakukan %ika ada rotasi sebesar sudut δ!

 % m  cos δ − sin δ   % t   $  =  sin δ cos δ   $    t   m 

(0!

"imana, 1m, 1t : gaya searah sumbu 6 (lateral untuk sumbu model dan sumbu timbangan Tm, Tt : gaya searah sumbu 3 (longitudinal untuk sumbu model dan sumbu timbangan

• Pada transformasi momen, koreksi hanya dilakukan %ika ter%adi translasi (∆$ dan ∆ y dan hasil transformasinya adalah! M m = M t − ∆ x. % t + ∆ y.$ t

$ $ $ $

(0!D

Ceberapa aspek penting berikut akan mengurangi kiner%a TL: )ualitas load-cell yang digunakan Penempatan load cell yang tidak parallelogram atau tegak lurus bidang nteraksi yang besar antar komponen ) - )0 - )4 'edaman struktur TL yang besar

2.3 ESTIMASI KAPASITAS LOAD-CELL 20 dari '(


Fariduzzaman

stimasi besarnya gaya yang akan diterima oleh load-cell dapat ditentukan dari struktur TL dan penempatan load cellnya! Tin%au persamaan matriks (0!4 di atas! "ari persamaan tersebut dapat diturunkan besarnya beban yang akan diterima masing-masing load cell (9(i, iJ!!!

21 dari '(


. 1 = − . 2 = − . 3 = −

c 2)b + c* c

2)c + b* b )b + c*

#

/ 1 −

2)b + c*

/ 1 −

/ 1 +

/ 2 −

# 2)b + c* #

)b + c *

/ 2 −

/ 2 +

1 2)b + c*

/ 3 −

1 2)b + c* 1

)b + c*

/ 3 +

# + x 2a

/ 4 −

# + x 2a

/ 4 +

1 2a

Fariduzzaman

/ 6

1 2a

)2.18*

/ 6

(0!;

/ 3

(0!0<

1 1 . 4 = / 2 + / ' 2 2d

(0!0

1 1 . ' = / 2 − / ' 2 2d

(0!00

. 6 = / 4

(0!04

&tau dalam bentuk matriks,

 −c  2)b + c*  . 1   − c  .   2)b + c*  2   . 3   − b   =  )b + c *  . 4    . '   0     . 6   0   0

−# 2)b + c * −# 2)b + c *

−1 − # − x 2)b + c* 2a −1 # + x 2)b + c* 2a

#

1

)b + c * 1

)b + c *

2 1 2 0

0 0

0

0

0

0

0

0

1

0 1 2d −1 2d 0

− 1 2a   1   / 1    2a   / 2    /  0  3   / 4   0   / '    / 6  0   0 

(0!5

Pada waktu TL beker%a, maka pada arah #ertikal selain beban aerodinamika %uga load cell mengukur beban-beban struktur dan model (tare load!  J (mmo A mst A mad!g (0!7 "imana,

mmo mst LB4 mad g

: masa total model : masa total struktur yang ditopang LB , LB 0 dan : masa tambahan lain : konstanta gra#itasi

"engan demikian untuk masing-masing load cell LB , LB0 dan LB4 akan menerima tambahan berat sebesar /4 ! )apasitas load cell yang diperlukan, 22 dari '(


Fariduzzaman

23 dari '(

Fariduzzaman


.ntuk kompressi adalah : LB J LB0 J LB4 J LB5 J LB7 J LB J

9 A /4 90 A /4 94 A /4 95 97 9

(0!

.ntuk tension adalah: LB J LB0 J LB4 J LB5 J LB7 J LB J

9 - /4 90 - /4 94 - /4 95 97 9

(0!D

Load cell yang diperlukan harus mempertimbangkan semua kemungkinan beban aerodinamika maksimum, beban tare dan kapasitas o#erload yang dii8inkan! 1amun %uga load cell harus mampu memenuhi kriteria ketelitian (akurasi yang diinginkan (lihat Tabel !0! elan%utnya dari spesi*kasi di Tabel !0 dan Tabel 0!, akan dika%i tiga kasus ekstrim pembebanan di TL! 6ang diambil sebagai ru%ukan adalah kontribusi nilai absolut dari setiap beban ke load cell! B& T."6-&: 9ull +odel, beban di ) ,) 0,) 4 maksimum, sedangkan ) 5,) 7,)  sama dengan nol B& T."6-C: 9ull +odel, beban di ) ,) 0,) 4 adalah D
FULL MODEL

AeroLoad N

FinalLoad N

K1=

5000

N

F1=

5704.6

7371.2

K2=

5000

N

F2=

5704.6

7371.2

K3=

1000

Nm

F3=

5584.4

7251.1

K4=

0

N

F4=

2500.0

2500.0

K5=

0

Nm

F5=

2500.0

2500.0

K6=

0

Nm

F6=

0.0

0.0

,ASE STUD-+ 

FULL MODEL

AeroLoad N

FinalLoad N

K1=

3500

N

F1=

7386.1

9052.7

K2=

3500

N

F2=

7386.1

9052.7

24 dari '(

Ranc anganExt er nalBal anc e6Komponenunt ukTe r owonganAngi n I I UM K3=

700

K4=

Fariduzzaman

Nm

F3=

3909.1

5575.7

5000

N

F4=

2627.2

2627.2

K5=

1000

Nm

F5=

2627.2

2627.2

K6=

1000

Nm

F6=

5000.0

5000.0

,ASE STUD-+ ,

HALF MODEL

AeroLoad N

FinalLoad N

K1=

5000

N

F1=

5154.1

6820.7

K2=

5000

N

F2=

5154.1

6820.7

K3=

1000

Nm

F3=

5584.4

7251.1

K4=

5000

N

F4=

3377.2

3377.2

K5=

1000

Nm

F5=

3377.2

3377.2

K6=

1000

Nm

F6=

5000.0

5000.0

AARSMA ,ASE STUD-+ D

FULL MODEL

AeroLoad N

FinalLoad N

K1=

5000

N

F1=

4427.2

6093.9

K2=

1600

N

F2=

4427.2

6093.9

K3=

800

Nm

F3=

3818.5

5485.2

K4=

1600

N

F4=

1383.3

1383.3

K5=

700

Nm

F5=

1383.3

1383.3

K6=

400

Nm

F6=

1600.0

1600.0

,ASE STUD-+ E

HALF MODEL

AeroLoad N

FinalLoad N

K1=

1667

N

F1=

3185.3

4852.0

K2=

400

N

F2=

3185.3

4852.0

K3=

800

Nm

F3=

1346.7

3013.3

K4=

4200

N

F4=

783.3

783.3

K5=

700

Nm

F5=

783.3

783.3

K6=

800

Nm

F6=

4200.0

4200.0

FADILAH HASIM ,ASE STUD-+ 0

FULL MODEL

AeroLoad N

FinalLoad N

K1=

5000

N

F1=

3427.3

5094.0

K2=

1600

N

F2=

3427.3

5094.0

K3=

400

Nm

F3=

3502.1

5168.7

K4=

800

N

F4=

1100.0

1100.0

K5=

360

Nm

F5=

1100.0

1100.0

K6=

200

Nm

F6=

800.0

800.0

,ASE STUD-+ G

HALF MODEL

AeroLoad N

FinalLoad N 2' dari '(


Fariduzzaman

K1=

1667

N

F1=

3185.3

4852.0

K2=

400

N

F2=

3185.3

4852.0

K3=

800

Nm

F3=

1346.7

3013.3

K4=

4200

N

F4=

783.3

783.3

K5=

700

Nm

F5=

783.3

783.3

K6=

800

Nm

F6=

4200.0

4200.0

&eroLoad adalah beban yang timbul murni dari efek angin pada model, sedangkan 9inalLoad adalah beban total yang merupakan pen%umlahan aeroload dan tare-load (! @adi dari ketiga kasus tersebut dapat dirangkum seperti Tabel berikut, dan spesi*kasi load cell yang diperlukan! Perhitungan ditambah dengan kemungkinan o#erload !7 kali

Tabel 2.2 e'apit!lasi beban+beban di load+ell dan load ell yan" diperl!'an MAX (kg)

ID

4ASMA CAE! CAE DF !EH

F1=

6105.0

9862.5

7412.2

6093.9

4852.0

5094.0

4852.0

9862.5

986.3

F2=

6105.0

9862.5

7412.2

6093.9

4852.0

5094.0

4852.0

9862.5

986.3

F3=

8873.9

6711.8

6105.0

5485.2

3013.3

5168.7

3013.3

8873.9

887.4

F4=

2500.0

2583.3

3333.3

1383.3

783.3

1100.0

783.3

3333.3

333.3

F5=

2500.0

2583.3

3333.3

1383.3

783.3

1100.0

783.3

3333.3

333.3

F6=

0.0

5000.0

5000.0

1600.0

4200.0

800.0

4200.0

5000.0

500.0

LC

0AD*&A5 CAE CAE !FF !#H

MAX (N)

E3TEEM CAE! CAE! CAE AF "F !CH

LC Load (kg)

$1000 $1000 $1000 $%00 $%00 $1000

LB memberikan beban sekitar 7<
26 dari '(


Fariduzzaman

Gambar 2.% T,U dan s'etsa str!'t!rnya

&spek lain yang harus diperhatikan adalah bahwa hanya sebagian kecil LB yang dapat beker%a secara 0 mode: compression dan tension! .mumnya LB beker%a secara akurat di mode kompressi (positif sa%a! @ika hal ini ter%adi, maka suatu teknik pemasangan dua LB yang disebut TB. (Tension Bompression .nit harus dilakukan, yakni dengan memasang 0 LB secara berlawanan di bagian dasarnya! Pada saat kompressi maka TB. beker%a dengan LB pertama yang dipasang normal, pada saat tension maka yang beker%a adalah LB kedua yang dipasang terbalik! Lihat Gambar 0!7! )edua LB ini akan saling memberikan preload melalui yoke! @ika konstanta spring yoke adalah B @, maka ada dua kasus keterbatas yang harus diperhatikan, $ B @ < yakni rate kepegasan (konstanta spring N LB $ B @, OO LB maka gaya angkat akan terdistribusi sama kepada dua load cell yang indi#idual! +aka preload harus O dari  tension yang mungkin ter%adi! +etoda ini menguntungkan karemna, ignal lift adalah  dari LB yang dipre-load dengan o spring sehingga menaikkan tingkat frekuensi system dan menghindari timbulnya geseran pada model! o LB beker%a di daerah linear, sehingga apabila digunakan pengukuran range kecil akan memperbaiki karakteristik error-nya 

2 dari '(


Fariduzzaman

3. SISTEM PENGOLAHAN DATA (SPD) istem pengolahan data dikembangkan dari dasar teori yang dibahas di Cab 0, dimana software dapat dibagi men%adi dua bagian utama, yakni: &! oftware untuk kalibrasi TL C! oftware untuk pengolahan data pengukuran gaya/momen (=1L1/=99L1

3.1 IDENTIFIKASI DATA

)arena u%i terowongan angin adalah pengu%ian yang melibatkan berbagai data *sik dan berbagai kon*gurasi model, maka data yang tersimpan harus diberikan identi*kasi secara %elas dan terstruktur! Fal-hal yang perlu diidenti*kasi secara primer adalah: B! " Pro%ect, yakni nomor urut dari pertama wind tunnel beroperasi (nomor  atau nama unik yang menampakkan ciri khas pro%ect, sehingga dapat digunakan pula sebagai nama *le basis-data pro%ect (P$% "! " 'un, yakni nomor urut setiap wind tunnel beroperasi (dri#e-on dalam satu pro%ect (&UN ! " Titik "ata, yakni nomor urut setiap pengambilan data dalam satu run (%PN 9! " Polar, yakni nomor urut group titik-data yang mana group tersebut menyatakan satu orientasi model (misalnya pitch se!ence atau yaw se!ence dalam satu run (P'L G! " )on*gurasi model atau metoda pengu%ian, biasa disebut pula " nomor seri! +isalnya 19FTP (ing, 1acelle, 9uselage, Fori8ontal Tail Plane (SE&  F! " Transducer atau kanal data! +isalnya, P, P0, Q, Q0 atau 'ef, 'ef0 dst! (N! @umalah seluruh kanal dapat diberi label jkanal! ! " waktu dan tanggal pengukuran yang masuk sebagai data salah satu kanal (%S*+S*,S*S*+S*SS &da pula identi*kasi sekunder yang dapat dibuat inklusif di data, yakni: @! " =perator ('$% )! " Pro%ect leader (L$% +aka setiap satu pro%ect hendaknya terdiri dari satu basis data, sehingga analisis komparasi men%adi mudah untuk dilakukan!

28 dari '(


Fariduzzaman

.mumnya komparasi data dilakukan antar polar, apakah di pro%ect yang yang sama atau pro%ect yang berbeda! "ata gaya/momen dalam software harus dibedakan kepada data di, • umbu stabil atau sumbu timbangan ()(i,iJ, • umbu model atau sumbu bodi ()+(i,iJ, • umbu angin ()(i,iJ, "ata pada sumbu model adalah data yang belum dikoreksi terhadap efek interferensi dinding seksi u%i, efek struts dan koreksi lain yang diperlukan ()+(i,iJ,! .ntuk mendapat data sebenarnya maka efek interferensi tersebut harus dieliminasi pada tahap berikutnya, yakni Tahap &nalysis!! 3.2 KOEFFISIEN AERODINAMIKA 3.2.1 G+"M S44 T

Gaya/moment yang ter%adi di model diukur oleh balance ()Ti,iJ!!, setelah melalui kon#ersi dari data analog (#olt masing-masing load cell (I i,iJ!!! "engan demikian data gaya/momen ini disebut dengan data sumbu timbangan (Calance &$is! +aka sekarang persamaan (0! dapat ditulis kembali dengan notasi sedikit berbeda,

 /$ 1   c11 c12  /$  c  2   21 c22  /$ 3  c31 c32  = /$  4  c41 c 42  /$ '  c'1 c'2     /$ 6  c61 c62 "imana,

c13

c14

c1'

c 23

c24

c2'

c33

c34

c3'

c 43

c44

c4'

c'3

c'4

c''

c63

c64

c6'

c16  V 1 

    c36  V 3    c 46  V 4  c'6  V '    c66  V 6  c 26 V 2

(4!

BM adalah matriks kalibrasi TL

3.2.2 G+"M8 S44 S898:

&da tiga sudut rotasi yang perlu diperhatikan untuk transformasi gaya/moment dari data yang terukur timbangan: - udut Guling (ω - udut erang ( α - udut Geleng (β Proses transformasi ke sumbu stabilitas sedikit berbeda antara F&L9 +="L (F dengan 9.LL +="L (9! .ntuk full model, < N ω N E

o

.ntuk half model, A;< o N ω NA;
Fariduzzaman

dan data gaya/moment

ω J A;< apabila starboard half ω J -;< apabial port half @adi %ika melihat ke persamaan (4!, komponen gaya/momen pada sumbu timbangan dan model ber-rotasi pada sumbu tertentu yang dalam hal TL .+ selalu dibuat berimpit dengan sumbu timbangan tersebut! umbu tabilitas adalah sumbu rotasi model ini! Untuk AL- +'%EL /2 i = /$ i

(iJ!!

(4!0 Untuk -ULL +'%EL /2 1 = /$ 1 cos ω + /2 4 sin ω /2 2 = /$ 2

/2 3 = /$ 3 cosω − /2 ' sin ω

(4!4

/2 4 = − /$ 1 sin ω + /2 4 cos ω

/2 ' = /$ 3 sin ω + /2 ' cos ω /2 6 = /$ 6 3.2.3 G+"M S44 M,9

Proses transformasi ke sumbu model transformasi rotasi sudut serang model ( α!

di

awali

dengan

Untuk AL- +'%EL dan -ULL +'%EL / 2 1′ = /2 1 cos α + /2 2 sin α

/ 2 2′ = − /2 1sin α + /2 2 cos α

/ 2 3′ = /2 3

(4!5

/ 2 4′ = /2 4 / 2 '′ = /2 ' cos ω + /2 6 sin ω

/ 2 6′ = − /2 ' sin α + /2 6 cosα

Transformasi selan%utnya adalah terhadap sumbu model atau disebut pula Titik 'u%ukan +omen +odel ( "oment #eference $oint, "#$ ! Lihat Gambar 4!!

30 dari '(


Fariduzzaman

Gambar .1 Transformasi 'e Model MP

/M 1 = / 2 1′ /M 2 = / 2 2′

/M 3 = / 2 3′ − / 2 1′. x + / 2 2′ . 3 /M 4 = / 2 4′

(4!7

/M ' = / 2 '′ − / 2 2′ . y + / 2 4′ . x /M 6 = / 2 6′ + / 2 1′. y − / 2 4′ . 3

Perlu diperhatikan bahwa untuk full model, titik pusat sumbu stabilitas selalu berada di bidang simetri model, begitupula +'P di bidang simetri ini! )arena itu untuk full model y selalu nol! 3.2. G+"M S44 A

Gaya/momen aerodinamika di sumbu angin dapat diperoleh dengan transformasi gaya/momen sumbu model terhadap sudut α dan sudut β! Untuk AL- +'%EL dan -ULL +'%EL / 4 1′ = /M 1 cos α − /M 2 sin α

/ 4 2′ = /M 1sin α + /M 2 cosα

/ 4 3′ = /M 3

(4!

/ 4 4′ = /M 4

/ 4 '′ = /M ' cosω − /M 6 sin ω / 4 6′ = /M ' sin α + /M 6 cos α

31 dari '(


Fariduzzaman

)emudian untuk full model, sudut β mungkin tidak sama dengan nol, berbeda dengan half model dimana sudut β selalu sama dengan nol! Untuk -ULL +'%EL /4 1 = / 4 1′

/4 2 = / 4 2′ cos β + / 4 4′ sin β

/4 3 = / 4 3′ cos β − / 4 6′ sin β /4 4 = − / 4 2′ sin β + / 4 4′ cos β

(4!D

/4 ' = / 4 '′ /4 6 = / 4 3′ sin β + / 4 6′ cos β

Untuk AL- +'%EL /4 i = / 4 i′

dimana (iJ!!

(4!E 1ilai gaya/momen pada sumbu angin ini biasa digunakan untuk menentukan nilai koreksi akibat interferensi dinding seksi u%i atau interferensi struts! 3.3 KOEFFISIEN GA!A"MOMEN AERODINAMIKA

)oeHisien aerodinamika dihitung berdasarkan formulasi standard, lihat Carlow (;;; atau &nderson (;E7 dalam sumbu angin atau sumbu model! 1L) =

/4 1

16) =

52 /4 2 52

1M ) = 12 ) = 17 ) =

(4!; (4!<

/4 3 5.2 .c

(4!

/4 4 52

(4!0

/4 '

18) =

5.2 .b

(4!4

/4 6 5.2 .b

(4!5

32 dari '(


1

"imana, (Pa

R adalah tekanan dinamik J 2

Fariduzzaman

ρ U 2

ρ adalah rapat %enis udara

(kg/m 4

 adalah luas permukaan sayap model 0

(m  c chord aerodinamika rata-rata dari sayap model (m b span dari sayap model

(m

)oeHisien gaya/moment dalam sumbu angin digunakan untuk koreksi interferensi dinding, sehingga untuk keperluan user, koeHisien yang digunakan adalah dalam sumbu model!

1Lm =

/M 1

16m =

52 /M 2

(4!7

52

(4!

1M m =

12 m = 17 m =

/M 3 5.2 .c

(4!D

/M 4 52

(4!E

/M '

18m =

5.2 .b

(4!;

/M 6 5.2 .b

(4!0<

33 dari '(


Fariduzzaman

3. ALGORITMA SOFT#ARE PENGOLAHAN DATA PENGUKURAN

RUN dm!"#

Record: -7 RN /R

Record: RN Crun

Record: -O! Col 7-N

aca 7ata di +anal /atuan nineerin D=N)i* i>1..C&anal =itun +/)i*i>1..6 =itun +<)i*i>1..6 =itun +E)i*i>1..6 =itun D!)dn*D7)dn*D<)dn*D/)dn*D)dn*DR)dn* di sum"u anin dan sum"u model

nd -olar B

7islaG 7ata Numeri& Realtime

7islaG 7ata %rai& Realtime nd Run B

Recod 7ata Numeri& &e =ard dis& atau "roadcast to !#N

N7 RN

34 dari '(


Fariduzzaman

1 SISTEM MEKANIK

istem mekanik TL dapat diperinci sebagai berikut, L! Platform +! Catang (rod penghubung platform dengan load-cell 1! Cagian-bumi (earth part, pemegang load cell =! Turn-table (pemegang wind fairing P! ind 9ariring Q! truts '! +otor ! Gigi dan gear (%ika ada T! Leak Sap/tapes .! Basing

Gambar #.1 Str!'t!r Timban"an

.1.1 P98;<

"alam TL %enis platform semua gaya-gaya dari model akan disense oleh platform, dan diteruskan ke load-cell melalui batang (rod yang memiliki Se$ure! )arena itu titik pusat timbangan awal %uga akan berada di titik tengah platform yang berbentuk lingkaran! elan%utnya titik pusat timbangan ini, disebut pula titik pusat sumbu stabilitas, dipindah ke titik-#irtual di tengah-tengah seksi u%i untuk 9ull-+odel (ketinggian h9 dari platform dan %arak 3' dari '(


Fariduzzaman

tertentu untuk Falf-+odel (ketinggian h F dari platform melalui proses kalibrasi dititik tersebut! .1.2 A9=/ M>/:

+ekanisme pitch adalah menggunakan gerakan struts di tail (up/down, dengan demikian decoder motor mekanisme ini akan menun%ukkan besarnya sudut pitch ( α!!

Gambar #.2 Me'anisme Pithin"

.1.3 B8 M>/:

!!!!!!!!!!!!! .1. D>4=9 R,

etiap load cell menghubungkan bagian yang tetap (earth dan bagian pengukur (metrik! "alam Gambar 5!0 bagian yang mengukur di cat kuning, sedangkan bagian bumi di cat biru! Load cell ke platform terhubung dengan batang yang disebut dengan decopling rod. 'od ini memiliki Se$ure di kedua u%ungnya untuk 36 dari '(


Fariduzzaman

menghindari gaya-gaya memotong pada TB. dan load cell! Fal ini %uga berarti mengurangi gaya-gaya terukur yang hilang! "engan kata lain rod akan tampak sebagai elastic cross Se$ure dan load cell hanya dibebani oleh gaya-gaya murni longitudinal!

Gambar #. Deo!plin" od

.1.5 F499 M,9 S4==<8 Struts dan Bayonet

Titik pusat sumbu model yang disangga dengan struts umumnya tidak dapat berimpit secara penuh di titik stabilitas ini, sedikit pergeseran %arak ∆$ dan ∆ y atau peregeseran rotasi δ bisa sa%a ter%adi! "engan demikian data gaya/momen di titik pusat stabilitas ()(i,iJ!! harus di transformasi ke titik pusat sumbu model (sumbu body maka gaya/momen di sumbu koordinat model, harus dilakukan transformasi ()+(i,iJ!!! Cayonet adalah bagian struts yang ter-ekpose dengan angin, bentuk strut adalah o#al dan taper! )ombinasi dari TL, struts, bayonet harus sedemikian rupa sehingga deSeksi maksimum adalah 
indfairing dari strut akan dipasang dengan arah yang senantiasa mengikuti arah angin! .1.6 H9;,9 S4==<8 3 dari '(


Fariduzzaman

Falf model dipasang di TL melalui suatu adaptor, sehingga ketinggian model tepat pada posisi yang ditentukan! .1.7 I:498 C?<

Fal ini diperlukan untuk meminimalkan efek suhu pada TL serta efek perbedaan tekanan antara ruang di dalam balance dengan disekitar seksi u%i! .1.$ O?<9, P<8>8

&da  perangkat pengaman o#erload yang dapat di a%ust di TL, - Pengaman deSeksi arah sumbu 3 dan sumbu 6 dibuat setelah menghitung deSeksi elastic decoupling rod dan load cell yang dibolehkan! Pengaman arah beta switch baru beker%a ketika yaw melebihi mencapai !7 kali sudut maksimum yangditentukan! &pabila hal ini ter%adi dan motor berhenti maka sistem kendali moor di panel harus di reset! Tiga pengaman untuk arah #ertikal (sumbu 2 dilakukan dengan menahan platform secara mekanik, apabila batas deSeksi sudah begitu besar! 9aktor keamanan terhadap strength ultimate adalah, 5 untuk beban statik dan 0 untuk beban dinamik! tatik Load "inamik Load

38 dari '(


Fariduzzaman

. SISTEM ELEKTRONIK istem elektronik terdiri dari  buah load cell buatan BF1B) dengan kabel penyambung berikut: o upply "aya : )abel +erah (positif dan )abel Fitam (negatif o ense : )abel Fi%au dan )abel Putih )arena gaya/momen aerodinamika yang terukur dapat berupa arah positif dan negatif, maka LB yang di pasang harus dapat beker%a secara kompressi dan tension! edangkan! LB %enis ring torsion buatan chenck memberikan data kompressi lebih akurat di bandingkan tension dan dian%urkan untuk menggunakan LB di daerah kompress! .ntuk ini dibuatlah suatu susunan load cell yang merupakan kombinasi 0 LB berbalikan arah, sehingga keduanya selalu beker%a dikompressi! Gabungan ini disebut %ension Compression &nit '%C&). Lihat Gambar 0!7! TB. dapat beker%a dengan kompressi awal atau bias load (dengan sistem screw atau tidak ada kompressi awal (asal bersentuhan! 6ang terakhir disebut @enis & dan yang pertama disebut %enis C!

Gambar %.1 in" Torsion &,

3( dari '(


Fariduzzaman

Gambar %.2 Tension ,ompresion Unit 6T,U7

40 dari '(


Fariduzzaman

Gambar %. Tipi'al &oad ell Shen' model T !nt!' load 8 1ton

41 dari '(


Fariduzzaman

Gambar %.# Typi'al &oad ell Shen' model T9 !nt!' load : 1 ton

42 dari '(


Fariduzzaman

inyal dari LB tersebut selan%utnya di proses oleh &nalog nput "=C=3!

Gambar %.% Sistem ,U dan AD,

istem B. dan &"B tersebut terhubung ke komputer ser#er atau ke sistem &"I&1TBF 7<<< melalui komunikasi L&1 ethernet!

43 dari '(


Fariduzzaman

5. KALIBRASI ecara praktis, transformasi gaya yang terbaca di masingmasing load cell terhadap gaya/momen aerodinamika model (persamaan 0!E tidak dilakukan, karena membuat prosesnya tidak eHisien! istem yang dilakukan biasanya adalah dengan tranformasi antara tegangan analog (#olt yang dibaca load-cell dengan gaya/momen aerodinamika! Bara seperti ini %uga men%adikan matriks kalibrasi telah mengikut sertakan efek kopling antar masing-masing komponen gaya! Load cell yang terhubung ke platform merupakan sistem terintegrasi, gaya/momen yang diberikan pada satu komponen akan mempengaruhi pula komponen lainnya! &kurasi dari kalibrasi ditentukan oleh akurasi beban-beban kalibrator, konstanta gra#itasi lokal, dan akurasi pan%ang arm dari beam (alibrator. 6.1 TEORI DASAR

esuai dengan persamaam (0!E sampai hubungan matriks pada waktu kalibrasi adalah,

V 1   a11 V  a  2   21 V 3   a31  = V 4  a41 V '   a'1    V 6  a61

a12

a13

a14

a1'

a22

a 23

a24

a 2'

a32

a33

a34

a3'

a 42

a 43

a44

a 4'

a'2

a'3

a'4

a''

a62

a63

a64

a6'

(0!<,

maka

a16   / 1 

    a36   / 3    a46   / 4  a'6   / '    a66   / 6  a26 / 2

(!

&tau dalam persamaan matriks, @VA > @#A@+A

(!0

+atriks &M adalah matriks koeHisien, yang menyatakan hubungan matematis yang linier antara beban dengan tegangan output load cell IM! +atriks &M %uga mengandung faktor kopling antar masing-masing komponen! +atriks )M adalah beban yang diberikan saat kalibrasi! ehingga untuk mendapatkan koeHisien a, a0, a4 diperlukan sekurang-kurangnya  persamaan simultan! Cegitupula untuk a0, a00, a40 dan a4, a04, a44! "engan demikian, kalibrasi timbangan dapat dilakukan dengan cara memberikan se%umlah beban indi#idual pada masingmasing komponen secara bergantian : ()(i,iJ!!! )etika satu komponen ) i dibebani dengan se%umlah beban maka komponen lainnya tidak dibebani! etiap beban yang diberikan, akan mengeluarkan data tegangan (#olt dari semua load cell 44 dari '(


Fariduzzaman

(I(i,iJ!!! "ata tegangan inilah yang harus dicatat sebagai data analog! @ika beban diberikan di komponen ) , misalnya C, maka matriks tersebut akan men%adi, V 1   a11 a12 a13 a14 a1' a16   (  V  a    2   21 a22 a 23 a24 a 2' a26   0  V 3   a31 a32 a33 a34 a3' a36   0   =   V 4  a41 a 42 a 43 a44 a 4' a46   0  V '   a'1 a'2 a'3 a'4 a'' a'6   0       V a a a a a a   0   6   61 62 63 64 6' 66  (!4 ehingga diperoleh hubungan berikut, V 1 = (.a11 ,

atau

a11 =

V 1 

(!5

begitupula dari pembebabanan di ) tersebut akan diperoleh a 0, a4, a5, a7 dan a! elan%utnya dengan, + 2 >  ma&a a&an daat dieroleh a 12 a22 a32 a42 a'2 dan a62. + 3 >  ma&a a&an daat dieroleh a 13 a23 a33 a43 a'3 dan a63. + 4 >  ma&a a&an daat dieroleh a 14 a24 a34 a44 a'4 dan a64. + ' >  ma&a a&an daat dieroleh a 1' a2' a3' a4' a'' dan a6'. + 6 >  ma&a a&an daat dieroleh a 16 a26 a36 a46 a'6 dan a66.

@adi dengan pembebanan terisolasi, sebenarnya semua elemen matriks &M dapat ditentukan! 1amun untuk meningkatkan akurasi, sebaiknya masing-masing komponen dibebani sekurangkurangnya 4 kali dan dilakukan pembebanan kombinasi, sehingga dapat dilakukan best t dari nilai masing-masing elemen matriks kalibrasi,

11

B (@)

1

2

3

4

4' dari '(


Fariduzzaman

Gambar ;.1 ,ontoh proses est 0it !nt!' masin"+masin" elemen.

.ntuk pembebanan kombinasi persamaan (!, maka persamaan matriks yang terbentuk harus dapat dipecahkan (misalnya dengan bantuan +&TL&C! ehingga software kalibrasi dapat digunakan dalam berbagai kombinasi beban! "alam proses kalibrasi, gaya/momen yang diberikan merupakan #ariabel bebas (independent, sedangkan dalam pengukuran, gaya/momen merupakan #ariabel tak-bebas (dependent! )arena itu, matriks &M harus di-i#ers-kan agar diperoleh matriks kalibrasi BM! =Hset dari persamaan linear (!5 harus dipaksa nol supaya proses pengolahan men%adi mudah, karena %ika tidak dilakukan seperti ini, persamaan (! akan lebih rumit! ecara hardware, memaksa nilai interaksi J < berarti memaksa sistem elektronik agar dapat di set ke nol pada saat TL tanpa beban atau tanpa angin! 6.2 PERANGKAT KALIBRASI

)alibrasi dilakukan dengan menggunakan beberapa alat bantu: $ Balibration 'ig/Ceam $ Ceban-beban $ Pulleys $ Tali sling $ cissor Table (atau stepping ele#ator, 0 buah $ Theodolite /laser le#eling $ 'uller +arker < lembar

46 dari '(


Fariduzzaman

Gambar ;.2 ,alibration i"

Gambar ;. ,ontoh eban

4 dari '(


Fariduzzaman

Gambar ;.# Konfi"!rasi Pembebanan

48 dari '(


Fariduzzaman

6.3 PROSEDURE KALIBRASI

B ANGIN

BALANCE

Gambar ;.%< Kalibrasi 9ormal 0ore 6K17 Positif 6%==<#==<==<2==<1==7

ANGIN

B

BALANCE

Gambar ;.;< Kalibrasi K1 9e"atif 6+%==<+#==<+==<+2==<+1==7

Pada saat kalibrasi ) orientasi trntable, β J

Fariduzzaman

'0 dari '(


STARBOARD

ANGIN

Fariduzzaman

K

0

PORT

Gambar ;.>< ?rientasi T!rntable saat Kalibrasi K1
STARBOARD %0 ANGIN

K

PORT

Gambar ;.@< ?rientasi T!rntable saat Kalibrasi K2
Gambar ;.< ar d!d!'an P!lleysdipasan" di lan"it+lan"it se'si !Bi< !nt!' 'alibrasi K% 6ya$7 P!lley Starboard dan Port tida' dalam sat! "aris '1 dari '(


Fariduzzaman

'2 dari '(


Fariduzzaman

'O&T

TA&"OA&D

"ALANCE

Gambar ;.1=< Kalibrasi ACial 0ore 6 K27 Positif 6%==<#==<==<2==<1==7

PORT

STARBOARD

BALANCE

Gambar ;.11< Kalibrasi ACial 0ore 6K27 9e"atif 6+%==<+#==<+==<+2==<+1==7

.ntuk kalibrasi )5, turntabel tetap seperti semula pada saat tidak ada kalibrasi, gaya positif ke arah starboard dan gaya negatif ke arah port!

PORT

STARBOARD

BALANCE

Gambar ;.12< Kalibrasi Side 0ore 6K#7 Positif 6%==<#==<==<2==<1==7

'3 dari '(


Fariduzzaman

B STARBOARD

PORT

BALANCE

Gambar ;.1< Kalibrasi Side 0ore 6K#7 9e"atif 6+%==<+#==<+==<+2==<+1==7

PORT

STARBOARD

L2

L1 BALANCE

K 100 kg.m 60 kg.m 40 kg.m 20 kg.m 10 kg.m

Gambar ;.1# Kalibrasi K 6Pithin" Moment7 Positif a  arm moment  1===mm &1 &2 &oad Units 60kg 60kg 2(30kg) + 2 (30kg) 30kg 30kg (30kg) + (30kg) 20kg 20kg (20kg) + (20kg) 10kg 10kg (10kg) + (10kg) 5kg 5kg 5kg + 5kg

'4 dari '(


Fariduzzaman

PORT

STARBOARD

L2

L1 BALANCE

K 100 kg.m 60 kg.m 40 kg.m 20 kg.m 10 kg.m

Gambar ;.1% Kalibrasi K 6Pithin" Moment7 9e"atif a  arm moment  1===mm &1 &2 &oad Units 60kg 60kg 2(30kg) + 2 (30kg) 30kg 30kg (30kg) + (30kg) 20kg 20kg (20kg) + (20kg) 10kg 10kg (10kg) + (10kg) 5kg 5kg + 5kg PORT5kg

STARBOARD

L1

K% 100 kg.m 60 kg.m 40 kg.m 20 kg.m 10 kg.m

Gambar ;.1;< Kalibrasi K% 6-a$in" Moment7 9e"atif a  arm moment  1===mm &1 &2 &oad Unit 60kg 60kg 2(30kg) + 2 (30kg) 30kg 30kg (30kg) + (30kg) 20kg 20kg (20kg) + (20kg) 10kg 10kg (10kg) + (10kg) 5kg 5kg 5kg + 5kg

'' dari '(


Fariduzzaman

PORT STARBOARD  

L2

L1

BALANCE

K% 100 kg.m 60 kg.m 40 kg.m 20 kg.m 10 kg.m

Gambar ;.1>< Kalibrasi K% 6-a$in" Moment7 Positif a  arm moment  1===mm &1 &2 &oad Unit 60kg 60kg 2(30kg) + 2 (30kg) 30kg 30kg (30kg) + (30kg) 20kg 20kg (20kg) + (20kg) 10kg 10kg (10kg) + (10kg) 5kg 5kg 5kg + 5kg

'6 dari '(


Fariduzzaman

DAFTAR PUSTAKA M!

Carlow, @!C!, 'ae, !F! and Pope, &!, *ow-+peed Wind %nnel %esting rd edition, @ohn iley  ons nc!, 1ew 6ork, ;;; 0M! Gorlin, !+! and le8inger, !!, Wind %nnels and %heir nstrmentation, srael Program for cienti*c Translation, @errusalem (; 4M &nderson, @!"!, ndamentals Aerodynamics, +c Graw-Fill Cook Bompany, 1ew 6ork (;E7

' dari '(


Fariduzzaman

LAMPIRAN-A& D;: &kurasi 'epeatability

'esolusi

"era%at kesesuaian antara beban yang terukur oleh TL dan nilai sebenarnya dari beban tersebut "era%at kesesuaian antara dua atau lebih nilai yang terukur TL dari pengukuran yang terpisah tapi dengan beban nominal sama 1ilai perubahan beban terkecil yang dapat diukur TL

'8 dari '(

TR-11-00011-Konsep Dasar Perancangan External Balance 6K untuk IIUM.docx

Recommend Documents