V. HASIL DAN PEMBAHASAN
5.2. Mekanisme Pengendali Kemudi
Mekanisme pengendali kemudi adalah sebuah mekanisme yang mampu memutar kemudi dan membelokkan roda depan traktor ke kiri maupun ke kanan sesuai dengan perintah yang diberikan. Tujuan perancangan mekanisme ini adalah kemudi traktor dapat dikendalikan agar berputar ke posisi tertentu dan mengatur kecepatan putarnya sesuai dengan program yang diperintahkan. Komponen penyusun mekanisme pengendali kemudi terdiri atas; Motor DC sebagai penggerak kemudi; absolute rotary encoder sebagai sensor pendeteksi posisi sudut belok roda depan; Transmisi T-Belt sebagai penyalur tenaga dari motor DC ke kemudi; accumulator sebagai sumber energi listrik untuk motor DC; rangka baja sebagai tiang penyangga, dudukan motor, dan dudukan sensor; rangkaian elektronik (kontroler) yang berfungsi dalam pengontrolan dan masukan instruksi.
Gambar 24 menunjukan posisi pemasangan dan pengaplikasian komponen mekanisme pengendali kemudi. Tiang penyangga terbuat dari pipa baja segi empat yang terpasang pada lubang baut yang tersedia pada badantraktor. Diantara kedua tiang penyangga, dudukan motor yang berfungsi menopang motor sekaligus T-Belt dipasang dengan kemiringan sejajar dengan kemiringan kemudi traktor, hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan nilai maksimum gaya yang ditransmisikan dari motor ke kemudi. Dengan diapit kedua tiang penyangga, dudukan ini diharapkan menopang motor DC dan T-belt cukup
35
kuat sehingga tidak mudah bergeser atau berubah posisi. Puli besar dari transmisi T-Belt dipasang pada poros kemudi, sedangkan puli kecil dipasang pada poros motor DC.Gambar 24 a. Pemasangan komponen Mekanisme Pengendali Kemudi (Tampak Atas)
Gambar 24 b. Pemasangan komponen Mekanisme Pengendali Kemudi (Tampak Samping) Gambar 25 menunjukkan posisi pemasangan absolute rotary encoder dan limitswicth. Absolute rotary encoder dipasang pada komponen traktor yang mengalami gerak putar ketika kemudi dibelokan ke kiri atau ke kanan, yaitu dipasang pada poros roda depan traktor. Hal ini bertujuan agar perubahan posisi ketika traktor belok kiri atau belok kanan dapat terdeteksi. Limitswicth dipasang pada kedua ujung lintasan putar roda traktor, yaitu pada ujung kiri dan ujung kanan. Limitswicth pada ujung kiri dipasang untuk menghentikan aliran listrik pada motor DC saat traktor belok ke arah kiri mencapai maksimum. Sedangkan limitswicth yang dipasang pada ujung kanan untuk menghentikan aliran listrik pada saat traktor belok kea rah kanan mencapai maksimum. Penghentian aliran listrik ke motor DC bertujuan agar motor DC berhenti berputar ketika sudah mencapai belok maksimum baik ke arah kiri maupun ke arah kanan. Dudukan Motor T-Belt Motor DC Kemudi Traktor Tiang Penyangga Transmisi Timing Belt
Motor
DCDudukan Motor DC Tiang Penyangga Kemudi Traktor
36
Gambar 25. Pemasangan Sensor (Absolute Rotary Encoder) dan Limitswicth5.2.2.
Langkah Kerja Sistem Pengendali
Mekanisme pengendali kemudi yang sudah dirancang kemudian dirangkai dengan sistem kontrol. Sistem kontrol yang digunakan sama dengan sistem yang mengontrol mekanisme pengendali kopling. Langkah pengoperasian mekanisme pengendali kemudi dimulai dengan pembacaan posisi roda depan dan mengalirkan arus listrik ke motor DC sehingga roda depan bergerak dan berhenti tepat pada nilai encoder saat roda depan dalam posisi lurus. Selanjutnya sensor absolute rotary encoder terus membaca posisi roda depan. Jika sewaktu-waktu posisi roda depan berubah yang ditandai dengan berubahnya nilai encoder yang terbaca, maka sistem kontrol kembali memerintahkan motor DC untuk berputar dan menyesuaikan posisi roda depan traktor kembali ke posisi lurus.
5.2.3.
Hasil Pengujian
Uji mekanisme pengendali kemudi bertujuan untuk mengetahui apakah mampu memutar kemudi sesuai perintah yang diberikan oleh sistem kontrol, mengetahui waktu tempuh depan traktor untuk berbelok dari kiri ke kanan dan sebaliknya, mengetahui besaran nilai encoder yang dihasilkan terhadap perubahan sudut belok roda depan traktor (uji kalibrasi), dan untuk mengetahui besarnya sudut belok yang dibentuk oleh roda depan berdasarkan set point nilai encoder yang ditentukan (uji validasi).
a. Pengukuran kecepatan putar
Pengukuran kecepatan putar roda saat berbelok bertujuan agar pengontrolan yang dilakukan lebih baik dan lebih teliti. Pengukuran kecepatan sudut dilakukan secara manual. Langkah awal dimulai dengan mengukur jarak antara titik belok kiri dan titik belok kanan maksimum roda depan. Pada poros belok salah satu roda depan, masing-masing titik belok maksimum ditandai dan jarak antara keduanya diukur. Dudukan Sensor
Rotary Encoder
Lintasan Putaran
Dudukan Limitswitch
37
Gambar 26. Jarak antara Dua Titik Belok Maksimum Roda DepanGambar 26 menunjukan jarak antara dua titik belok maksimum roda depan yaitu sebesar 8 cm dengan jari-jari putaran 6 cm. Dengan rumus perbandingan keliling dan sudut lingkaran,
Jarak dua titik belok ( s ) = 8 cm Jari-jari poros ( r ) = 6 cm Keliling poros ( K ) = (2π x r) = 37.7 cm Besar sudut antara dua titik belok =
= 76.39 0
Perubahan sudut maksimum gerak belok roda depan traktor sebesar 76.40 Tabel 3. Waktu dan Kecepatan Belok Roda Depan Traktor Ulangan Jarak Tempuh (cm) Sudut Tempuh (derajat)
Waktu Tempuh (s) Kecepatan (cm/s) Kecepatan (0/s) Kiri - Kanan Kanan - Kiri Kiri - Kanan Kanan - Kiri Kiri - Kanan Kanan -Kiri 1 8 76.4 8.06 13.08 0.99 0.61 9.48 5.84 2 8 76.4 7.31 12.56 1.09 0.64 10.45 6.08 3 8 76.4 6.4 13.6 1.25 0.59 11.94 5.62 4 8 76.4 7.31 12.93 1.09 0.62 10.45 5.91 5 8 76.4 7.28 12.6 1.1 0.63 10.49 6.06 6 8 76.4 7.47 12.97 1.07 0.62 10.23 5.89 7 8 76.4 7.53 13.32 1.06 0.6 10.15 5.74 8 8 76.4 7.47 13 1.07 0.62 10.23 5.88 9 8 76.4 7.7 14 1.04 0.57 9.92 5.46 10 8 76.4 7.5 13.5 1.07 0.59 10.19 5.66 Rata-rata 8 76.4 7.4 13.16 1.08 0.61 10.32 5.81
Tabel 2 menunjukan hasil pengukuran waktu tempuh dan kecepatan ketika roda depan traktor diputar dari titik belok kiri maksimum ke titik belok kanan maksimum dan sebaliknya. Pengukuran dilakukan dalam keadaan motor DC diberi catu daya maksimum sehingga kecepatan putarnya juga maksimum. Dari tabel diatas dapat dilihat Hal ini menunjukan bahwa waktu tempuh rata-rata gerak belok roda depan dari kiri ke kanan sebesar 7.4 detik dan waktu tempuh dari kanan ke kiri adalah 13.16 detik. Kecepatan belok roda depan traktor dari kiri ke kanan sebesar 10.320/s, sedangan putar ke kiri 5.810/s; Kecepatan putar roda berbelok dari kanan ke kiri lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan putar roda dari kiri ke kanan. Keadaan ini disebabkan karena tahanan pada roda depan lebih besar ketika roda berputar dari kiri ke kanan.
Titik maksimum belok kiri Titik maksimum belok kanan
38
b. KalibrasiKalibrasi dilakukan untuk mengetahui besaran nilai encoder yang dihasilkan sebagai respon terhadap perubahan sudut roda depan traktor saat berbelok. Total jarak antara titik belok kiri maksimum dan titik belok kanan maksimum dibagi menjadi sembilan titik, masing-masing diberi tanda dari 0 hingga 8, kemudian dilakukan pembacaan nilai encoder pada masing-masing titik tersebut. Pembacaan nilai encoder dapat dilihat pada tabel 4 di bawah ini.
Tabel 4. Kalibrasi Sudut Belok Roda Depan Traktor
Titik
Sudut ( 0 )Nilai Pembacaan Encoder
Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 3 Ulangan 4 Ulangan 5 Ulangan 6 Rata-rata
0
0.00
32
34
32
34
32
35
33.17
1
9.55
44
46
41
44
41
43
43.17
2
19.10
52
55
49
54
53
54
52.83
3
28.65
61
66
64
65
63
65
64.00
4
38.20
72
75
72
75
74
76
74.00
5
47.75
84
87
85
86
85
87
85.67
6
57.30
97
98
97
99
97
98
97.67
7
66.85
106
108
107
108
106
108
107.17
8
76.39
119
119
117
119
117
117
118.00
Gambar 27. Grafik Hasil Kalibrasi Sudut Belok Roda Traktor
Nilai encoder dicatat mulai dari posisi roda depan traktor berbelok maksimum dari kanan maksimum (titik 0) hingga belok kiri maksimum (titik 8), dengan nilai terkecil encoder adalah 33.17 dan nilai encoder terbesar adalah 118, sehingga selisih nilai encoder terbesar dengan nilai encoder terkecil adalah 84. Hasil uji kalibrasi kemudian dibuat persamaan. Gambar 27 menunjukkan grafik hasil kalibrasi sudut belok roda depan traktor dan persamaan nilai encoder (y) terhadap sudut belok roda (x) adalah; y = 1.1217x + 32.23. Pola perubahan nilai encoder terhadap sudut putar berbentuk garis linier, hal ini menunjukkan bahwa absolut encoder yang digunakan adalah linier.
y = 1.1217x + 32.23 R² = 0.9994 0,00 40,00 80,00 120,00 160,00 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 P em b acaan E n co d er Sudut Belok
39
c.. ValidasiProses validasi dilakukan untuk mengetahui besarnya sudut putaran roda depan yang terbentuk berdasarkan nilai set point encoder yang ditentukan. Hal ini dilakukan untuk mengetahui presisi sudut putaran yang dibentuk oleh mekanisme kontrol yang telah dibuat. Tabel 5 menunjukkan hasil validasi sudut pada tiga titik setting nilai encoder.
Tabel 5. Validasi Sudut Belok Roda Depan Traktor
Set Point Hasil Kontrol Rata-rata
( 0 ) Encoder Sudut hasil
kalibrasi ( 0 ) Ulangan Sudut Aktual ( 0) 40 7.56 1 8.00 7.71 2 7.56 3 7.56 67 33.82 1 33.82 34.12 2 34.77 3 33.82 100 65.92 1 65.92 65.92 2 65.92 3 65.92
Gambar 28. Grafik Validasi Sudut Belok Roda Depan Traktor
Dari hasil validasi pada tabel 4 dapat dilihat pada tiga titik set point nilai encoder, besarnya sudut belok roda depan traktor berdasarkan persamaan kalibrasi dibandingkan dengan hasil pembacaan actual tidak jauh berbeda. Perbandingan nilai rata-rata sudut belok dan sudut hasil persamaan kalibrasi ditampilkan pada gambar 28.
