## PERHITUNGAN NILAI FREKUENSI UNTUK UJI GETAR PRODUK AKI BERDASARKAN SNI 0038:2009

## FREQUENCY VALUE CALCULATION FOR VIBRATION TEST OF LEAD ACID BATTERY BASED ON SNI 0038:2009

## Susanto Sigit Rahardi
Balai Besar Bahan dan Barang Teknik (B4T), Jalan Sangkuriang No.14 Bandung E-mail : susantosr@yahoo.com

## ABSTRAK
Perubahan  acuan  pengujian  aki  dari SNI 09-0038-1999 ke SNI yang baru  yaitu SNI 0038:2009 membutuhkan  kajian  dan  penyesuaian  terutama  mengenai  perhitungan  nilai  frekuensi  untuk  uji  getar. Hasil perhitungan  ini  diperlukan  dalam  operasional  pengujian  aki  sebagai parameter kendali  getaran.  Pada  tulisan  ini, telah  dihitung  nilai  frekuensi yang dibutuhkan  untuk  uji  getar  produk  aki  berdasarkan SNI 0038:2009 sehingga pengujian dapat dilaksanakan dengan baik.
Kata kunci : Uji getar, frekuensi, parameter kendali, SNI 0038:2009, aki

## ABSTRACT
. Alteration of standard reference for lead acid battery testing from SNI 09-0038-1999 to the new standard SNI 0038:2009 requires review and some adjustment especially for frequency value in vibration test. This value is needed in testing operation as vibration control parameter. In this paper, the frequency value has been calculated based on requirements in SNI 0038:2009 so vibration test can be conducted properly.
Keywords : Vibration test, frequency, control parameter, SNI 0038:2009, lead acid battery

## PENDAHULUAN
Dalam rangka mendukung kebijakan pemerintah  dan  tuntutan  masyarakat  dalam penerapan  standardisasi  untuk  aki  kendaraan bermotor  roda  empat  atau  lebih, Balai  Besar Bahan  dan  Barang  Teknik (B4T) melaksanakan pengujian  sesuai  dengan  Standar  Nasional Indonesia SNI 09-0038-1999 [1].  Kegiatan pengujian ini dilaksanakan di laboratorium listrik B4T di bawah  Seksi  Pengujian, Bidang Standardisasi.  Mesin  vibrasi yang digunakan di laboratorium B4T adalah Vibration Testing System yang terkalibrasi, dengan model VS- 600VH-51 dan  nomor  seri 3097.  Aki yang telah diuji  meliputi  aki-aki  dengan  bentuk  desain Jepang dan Eropa.
Pada  tahun 2010 mulai  berlaku  standar  aki yang baru yaitu SNI 0038:2009 yang mempunyai ketentuan uji getar yang berbeda dengan SNI 09- 0038-1999 [1,2]. SNI 0038:2009 tidak menetapkan frekuensi pengujian. Hal ini menimbulkan  kendala  bagi operator untuk menentukan parameter kendali  mesin  vibrasi yang membutuhkan  masukan  frekuensi  getar.
Peralihan  standar  ini  berdampak  atas  perubahan operasional mesin vibrasi dan pengubahan sistem kendali.
Tulisan  ini  memaparkan  perhitungan  nilai frekuensi yang dibutuhkan  untuk  uji  getar berdasarkan nilai-nilai yang ditetapkan pada SNI 0038:2009. Dengan  metode  matematika  ini, upaya  pengubahan  sistem  kendali  menyeluruh yang lama dan  mahal  tidak  perlu  dilakukan, cukup  dengan  penyesuaian parameter kendali mesin vibrasi.

## BAHAN DAN METODE
Metode  pelaksanaan  penyesuaian  metode uji yang telah  dilakukan  adalah  dengan  kajian perbandingan SNI yang lama SNI 09-0038-1999 dengan yang baru  SNI 0038:2009, kajian mekanisme  kerja  mesin  vibrasi,  perhitungan frekuensi getar, dan uji coba untuk  mendapatkan hasil  sesuai  dengan  perhitungan.  Uji  coba dilakukan dengan memasukkan parameter sistem yang telah  dihitung  pada  perangkat  lunak pengendali yang telah  tersedia. Data hasil  uji coba parameter didapatkan  melalui  balikan
(feedback) sistem oleh sensor piezoelectric yang telah dipasang pada meja sampel uji.
Gambar1 . Vibration Testing System untuk uji getar di laboratorium B4T
Dan  amplitudo  maksimum yang ditetapkan SNI 0038:2009. Hal ini  disebabkan  karena  secara
teoritis, amplitudo  getaran, kecepatan  dan frekuensi saling berkait.
Percobaan  dilaksanakan  sesuai  dengan konfigurasi  mekanik yang sudah  ada.  Aki kendaraan  bermotor  roda  empat  menjadi  objek fisis yang diukur  sebagai  bahan  percobaan. Perhitungan analitik digunakan sebagai informasi bagi  sistem  vibrasi  dan  hasil  percobaan digunakan sebagai pembanding.

## Perbandingan Ketentuan Pada Standar
Perbandingan  ketentuan  pengujian  standar aki yang baru (SNI 0038:2009) dengan yang lama (SNI 09-0038-1999) adalah sebagai berikut [1,2]
Tabel 1. Perbandingan ketentuan uji getar
SNI 09-0038-1999 SNI 0038:2009 Arah getaran: gerakan vertikal harmonis sederhana Arah getaran: getaran harmonis sederhana vertikal (tidakditentukan) Amplitudo dari puncak ke puncak: 2,3 mm sampai 2,5 mm Percepatan (acceleration) : 30 m/detik 2 Percepatan (acceleration) : 29,4 m/detik 2 Lamanya getaran: 2 jam Lamanya getaran: 2 jam. Frekuensi: 32 Hz sampai 35 Hz (tidakditentukan) (tidakditentukan pada saat vibrasi) Arus pelepasan: laju arus 5 jam
Mesin vibrasi dapat bekerja sesuai SNI 09- 0038-1999 dengan  menentukan  terlebih  dahulu pada  frekuensi  berapa  mesin  vibrasi  bekerja. Dengan  menetapkan  percepatan  maksimum (puncak) 30 m/detik 2 dan  frekuensi di antara 32 Hz sampai 35 Hz, pengujian  dapat  dilaksanakan [1].
SNI 0038:2009 tidak  menyatakan  pada frekuensi  berapa  pengujian  dilakukan.  Yang penting, percepatan  maksimum yang dicapai mesin  adalah 29,4 m/detik 2 (setara  dengan 3 g) dan  amplitudo  harus  berkisar  antara 2,3 mm sampai 2,5 mm [2]. Namun, mesin  vibrasi membutuhkan  informasi  mengenai  frekuensi kerjanya.
Melalui metode matematika, nilai frekuensi dapat  dihitung  dengan  tepat  menggunakan ketentuan percepatan maksimum

## Konstruksi Pengujian
Sistem yang ditinjau adalah aki yang diikat kuat di atas  meja  dan  dihubungkan  ke pembangkit  getaran ( shaker ).  Pola  getaran  pada kedua   pengujian   itu  adalah   getaran    dengan frekuensi  tunggal. Getaran  dibangkitkan  oleh pembangkit getaran dengan mekanisme dorongan udara.  Pembangkit  getaran  dikendalikan  oleh
komputer  dengan  menggunakan sensor getaran sebagai balikan dan pengendali percepatan. Arah gerak pembangkit getaran adalah vertikal.
Konstruksi  mesin  vibrasi  adalah  sebagai kendala ( constraint ) bagi gerak yang dibangkitkannya  terhadap  aki  dan  meja  sampel uji. Selama pengujian, tidak ada perubahan massa secara  signifikan  kecuali  apabila  aki  pecah  dan cairan  elektrolit  tumpah  akibat  getaran. Dari kondisi tersebut, sistem gerak dapat dimodelkan.

## Sistem Perhitungan Frekuensi
Tinjau  persamaan yang dibentuk  dari hukum Newton II [3] :
𝐹 = 𝑑𝑃 𝑑𝑡 ……….……...….…………… (1) dengan F adalah  gaya  dan P adalah  momentum. Momentum (P) adalah perkalian antara massa aki dan meja (m) dan kecepatan (v).
Dengan  mempertimbangkan  tidak  adanya perubahan  massa yang signifikan,  perubahan momentum terhadap  waktu  hanya  dipengaruhi oleh kecepatan.
𝐹 = 𝑑 ( 𝑚𝑣 ) 𝑑𝑡 = 𝑚 𝑑𝑣 𝑑𝑡 = 𝑚𝑎 …….…….….(2)
Jurnal Teknologi Bahan dan Barang Teknik Vol. 1 No. 1, Desember 2011: 37 - 40
Sistem  dikenai  gaya  dari  luar yang dibangkitkan oleh pembangkit getaran, yaitu :
𝐹 𝑒𝑥𝑡 = 𝐹 𝑜 𝑠𝑖𝑛 ( 𝜔𝑡 ) ……………………..(3)
F ext adalah gaya luar ( external) yang dibangkitkan oleh  pembangkit. F o adalah  gaya  maksimum yang berubah (berosilasi) terhadap waktu, dan
𝜔 = 2 𝜋𝑓 …………………..(4)
f adalah frekuensi dan π = 3,14159.
Jadi persamaan gerak sistem adalah :
𝑑𝑣 𝑑𝑡 = 𝐹 𝑜 𝑚 𝑠𝑖𝑛 ( 𝜔𝑡 ) …..………………….(5)
Melalui perhitungan sederhana, didapatkan solusi dari persamaan gerak sistem :
𝑣 = − � 𝐹 𝑜 𝑚 � 1 𝜔 𝑐𝑜𝑠 ( 𝜔𝑡 ) ………………..(6) = − � 𝐹 𝑜 𝑚 � 1 𝜔 2 sin ( 𝜔𝑡 ) ……………….(7)
Percepata nmaksimum adalah: 𝑎 𝑚𝑎𝑥 = 𝐹 𝑜 𝑚 ……………………………..(8)
Kecepatan maksimum adalah:
𝑣 𝑚𝑎𝑥 = 𝑎 𝑚𝑎𝑥 1 𝜔 …………….…………(9)
Amplitudo maksimum adalah:
𝑦 𝑚𝑎𝑥 = 𝑎 𝑚𝑎𝑥 1 𝜔 2 = 𝑣 𝑚𝑎𝑥 1 𝜔 ……..….(10)
Menurut SNI 0038:2009, ketentuan  percepatan maksimum adalah 𝑎 𝑚𝑎𝑥 = 29,4 𝑚 / 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 2 .
Amplitudo  maksimum  dari  puncak  ke  puncak yang dapat  digunakan  adalah  antara 2,3 mm sampai 2,5 mm. Bila  kita  gunakan  amplitudo maksimum  dari  puncak  ke  puncak 2,5  mm dan persamaan 10, maka  frekuensi  getaran yang sesuai adalah
𝑓 = 24,42 𝐻𝑧 ……..…….(11).

## Pelaksanaan percobaan
Telah dilaksanakan pengujian aki kendaraan  bermotor  roda  empat  pada  tanggal 23 September 2010 menggunakan  frekuensi yang didapat  dari  perhitungan yang telah  dilakukan berdasarkan SNI 0038:2009.  Dalam  pengaturan ( setting ) mesin  vibrasi, terdapat  isian schedule dan profile yang harus  ditentukan [4].  Pola gerakan  adalah  hanya  menggunakan  frekuensi tunggal  sehingga  pengaturan schedule adalah bertipe dwell-at, yaitu  pada  frekuensi 24,42 Hz. Pada saat mesin dioperasikan, amplitudo maksimum yang dihasilkan  adalah  23,38 mm, masih masuk  dalam ketentuan  amplitudo maksimum antara 2,3 mm sampai 2,5 mm.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Beberapa data hasil  perhitungan  dan percobaan  dapat  dilihat  pada  Tabel 2 yang berbasiskan percepatan maksimum yang
dipersyaratkan yaitu 29,4 m/detik 2
Tabel 2.Hasil perhitungan persamaan 10 dan data percobaan uji getar
Amplitudo maksimum (mm) dari puncak kepuncak Frekuensi (Hz) dari  perhitungan persamaan 10 Frekuensi (Hz) yang terukur dari percobaan Percepatan  maksimum  yang terukur dari percobaan (m/detik 2 ) 2,30 25,46 25,4599 29,4269 2,35 25,12 25,1879 29,4299 2,40 24,92 24,9239 29,4431 2,45 24,66 24,6679 29,4434 2,50 24,42 24,4200 29,4316 Dengan frekuensi yang dihitung
menggunakan  persamaan 10 pada  amplitudo maksimum dari puncak kepuncak yang bersesuaian, percepatan  maksimum  mendekati persyaratan  standar, yaitu 29,4 m/detik 2 dengan penyimpangan maksimum 0,1 %.
Sebaiknya, profile diatur  membatasi  hanya untuk  mengendalikan  gerakan  dengan  frekuensi tunggal.  Pada  tabel 2 dan  untuk  nilai peak dapat di  pilih  salah  satu di antara  tiga  besaran  gerak berikut :
percepatan  maksimum ( maximum acceleration ), kecepatan  maksimum ( maximum velocity ) atau perpindahan  maksimum ( maximum displace- ment ). Pilihan  ini  dimungkinkan  karena  ketiga besaran  itu  saling  terkait  bila  frekuensi  telah ditentukan. Hal ini  dapat  dilihat  dari  persamaan 10.  Dengan  pengaturan  ini, mesin  vibrasi  akan beroperasi sesuai ketentuan SNI 0038:2009.

## Perhitungan Nilai Frekuensi untuk Uji Getar Produk Aki Berdasarkan SNI 0038:2009 (Susanto Sigit Rahardi)

## KESIMPULAN
Pengujian  sesuai SNI 0038:2009 telah dapat  dilakukan  berdasarkan  masukan yang dihitung  melalui  pemodelan  ini.  Hasil  percobaan menggunakan data balikan (feedback) dari mesin vibrasi  yang telah  dibandingkan pada  Tabel 2 menunjukkan kesesuaian dengan perhitungan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada Bapak  Apit  Rusyana  dan  Bapak  Cahya  Priadi atas  kerjasama  dalam  penulisan  ini  sehingga kegiatan  pemecahan  masalah (problem-solving) pada taraf operasional pengujian dapat bermanfaat dan memperlancar tugas-tugas pengujian di laboratorium

## DAFTAR PUSTAKA
1. SNI 09-0038-1999. 1999. Aki untuk kendaraan  bermotor  roda  empat  atau  lebih. Badan Standardisasi Nasional (BSN),
Republik Indonesia.
2. SNI 0038:2009. 2009. Aki untuk  kendaraan bermotor  roda  empat  atau  lebih. Badan Standardisasi  Nasional (BSN), Republik Indonesia.
3. Jorge V. J., Eugene J. Saletan. 1998. Classical Dynamics: A Contemporary Approach. Cambridge University Press. United Kingdom.
4. Vibration Control System: User Manual. 2008. Vibration Source Technology Co., LTD.Taiwan.