Penelitian ini terbagi menjadi pengkajian karakteristik system kemudi traktor, pembuatan perangkat, sistem kemudi otomatis dan pengujian. Pembuatan perangkat lunak dilakukan di Labolatorium Elektronika Industri, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Depok. Sedangkan pengujian kinerja traktor dengan sistem kemudi otomatis dilakukan di Labolatorium Lapangan, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan Penelitian
Peralatan yang perlukan dalam penelitian ini adalah:
A. Peralatan yang di gunakan dalam pembuatan system otomasi kemudi traktor adalah:
1. Komputer Laptop Pentium IV untuk mengatur gerakan, merekam, menyimpan, dan mengolah data.
2. Perangkat lunak LabVIEW sebagai basis program system kontrol yang dipakai
3. Elektro motor DC untuk menggerakkan roda kemudi traktor beserta
drivernya sebagai penggerak roda kemudi
4. Potensiometer, sensor posisi sudut belok roda depan traktor.
5. Ni-DAQ, 6008 sebagai perangkat pengolah data akuisisi, pengubah jenis sinyal analog ke digital dan sebaliknya, serta penghubung antar komputer dengan, sensor proximiti, potensiometer dan motor driver.
6. Proximty Detector Sensor yang berguna sebagai penjejak garis.
B. Peralatan dan bahan yang digunakan untuk pengujian kinerja system kemudi otomatis traktor adalah:
1. Traktor 4 roda Kubota B6100 dengan penggerak 4 roda
2. Komputer Laptop Pentium IV untuk mengatur gerakan, merekam, menyimpan, dan mengolah data.
3. Perangkat lunak LabVIEW sebagai basis program system kontrol yang dipakai
4. Elektro motor DC untuk menggerakkan roda kemudi traktor beserta
drivernya sebagai penggerak roda kemudi
5. Timbangan pegas untuk mengtahui besarnya gaya belok roda kemudi. 6. Busur derajat untuk mengukur besar sudut simpangan
7. Sepasang puli sabuk bergigi beserta sabuk bergiginya untuk menggerakkan secara mekanisme poros roda kemudi oleh motor DC. 8. Komputer Laptop Pentium IV untuk mengatur gerakan, merekam,
menyimpan, dan mengolah data.
9. Potensiometer, sensor posisi sudut belok roda depan traktor.
10.Ni-DAQ, 6008 sebagai perangkat pengolah data akuisisi, pengubah jenis sinyal analog ke digital dan sebaliknya, serta penghubung antar komputer dengan, sensor proximiti, potensiometer dan motor driver.
11.Proximty Detector Sensor yang berguna sebagai penjejak garis.
12.RTK-DGPS (Real Time Kinematic - Defferential Global Positioning System) merek Leica untuk menentukan posisi koordinat lintang bujur traktor secara presisi.
Tahapan Penelitian Mempelajari Karakteristik Sistem Kemudi Traktor
Penelitian dimulai dengan mempelajari karakteristik sistem kemudi traktor. Pada tahap ini diadakan beberapa pengujian untuk mengetahui parameter dasar yang di perlukan seperti menguji besarnya sudut belok dan besar torsi belok pada roda kemudi saat traktor belok dibeberapa permukaan sentuh. Hal tersebut untuk mengetahui jenis motor penggerak yang tepat dan rasio puli yang dipakai untuk mendapatkan keuntungan mekanis.
Parameter yang pertama kali ingin ketahui adalah posisi belok roda depan traktor. Langkah yang dilakukan dengan mengukur posisi roda depan traktor pada beberapa posisi roda kemudi (steering wheel). Dalam hal ini dipilih setiap 10 derajat putaran di roda kemudi yang dimulai dari posisi lurus kearah belok kanan dan kiri. Catat posisi sudut belok roda depan pada setiap posisi belok roda kemudi.
Parameter kedua adalah besar torsi belok roda kemudi. Dengan cara mengukur besar gaya belok pada setiap permukaan dengan menggunakan
timbangan pegas. Agar besar gaya akurat, posisi timbangan pegas harus tegak lurus jari-jari arah putar roda kemudi.
Spesifikasi traktor:
Tahun pembuatan 1981
Bahan bakar Diesel
Jumlah silinder 3
Isi silinder 700 cc
Jumlah power 14 Hp
Putaran 2800 rpm
Pendingin Air
Kapasitas oli mesin 3,9 l
Kapasitas Tangki solar 12,9 l
Jarak sumbu 124 cm
Ukuran ban depan 4.00-9
Ukuran ban belakang 7 – 16
Jenis sistem kemudi Manual
Transmisi Manual
Tipe transmisi Tanpa sinkron
Jumlah gigi 6 maju, 2 mundur
Kapasitas oli transmisi 11,5 l
Berat 469 kg
Gambar 10 Traktor 4 roda yang di gunakan
Modifikasi Kontrol Otomatis Sistem Kemudi
Berdasarkan data pengukuran besar sudut belok dan torsi belok ditentukan motor penggerak roda kemudi. Roda kemudi baru dapat bergerak jika torsi motor dan puli di poros roda kemudi lebih besar dari torsi roda kemudi. Artinya besar torsi motor setelah perbandingan puli harus lebih besar dari torsi maksimum roda kemudi saat pengujian.
Motor penggerak roda kemudi baru dapat berfungsi sesuai dengan keinginan setelah ditentukan driver yang sesuai dan dibuatkan program komputer untuk menggerakkan motor tersebut. Program dimaksud berfungsi agar motor penggerak memiliki karakteristik variasi arah dan kecepatan putar motor, sehingga arah dan kecepatan motor dapat diputar sesuai keinginan. Untuk menghindari motor bergerak di luar kendali, maka di sisi kedua roda depan traktor diberi sensor pemutus (touch switch), sehingga bila ini terjadi arus ke motor akan terputus dan motor berhenti bergerak.
Sistem kontrol yang dinginkan adalah sistem kontrol lurus, di mana traktor dapat mempertahankan posisi lurus pada lintasan pada berbagai kondisi. Adapun cara kerja dari sistem kontrol dimaksud sesuai dengan Gambar 11, di mana semua
kondisi lapangan yang terjadi diharapakan dapat dipantau dan diatasi untuk menjaga agar kondisi traktor selalu di lintasan.
MULAI ALGORITMA KONTROL LURUS LINTASAN TRAKTOR KOORDINAT POSISI DI BANDING KOORDINAT LINTASAN SUDUT RODA DEPAN MENYIMPANG LURUS BERBEDA LURUS BELOK KOMPUTER MOTOR DRIVER ELEKTRO MOTOR RODA KEMUDI SAMA
Gambar 11 Diagram alir kontrol lurus
Persiapan berikutnya adalah tahapan di mana traktor mengalami proses modifikasi secara konstrusi untuk menggerakkan poros roda kemudi oleh motor DC secara otomasi. Persiapan yang dilakukan di antaranya adalah: 1) menentukan dimensi dan menyiapkan posisi puli penggerak roda kemudi pada poros roda kemudi, 2) menyiapkan konstruksi dudukan motor DC, di mana porosnya harus sejajar dengan poros roda kemudi, sehingga kedua puli dapat dihubungkan dengan sabuk bergigi, sistem sabuk bergigi dipilih untuk mereduksi slip sehingga tingkat akurasi optimal dapat di capai, 3) menguji gerakan motor pada berbagai kondisi sehingga dapat berfungsi sesuai dengan keinginan. Pada pengujian tersebut, perlu diperhatikan kemampuan gerak dan besar arus yang diperlukan.
Pengembangan Sistem Kontrol Kemudi
Berikutnya adalah penentuan sistem interaksi antar motor dengan traktor, di mana diperlukan sensor untuk mengetahui kondisi traktor. Pada sistem tersebut guna sensor untuk mengetahui simpangan traktor. Sensor tersebut memberi masukan sebagai umpan balik sehingga traktor dapat bekerja sesuai rencana. Sistem umpan balik pertama yang digunakan adalah potensiometer. Potensiometer dipilih untuk mengetahui posisi sudut belok roda depan traktor. Secara sederhana sistem interaksi ini dapat dilihat pada Gambar 12
Gambar 12 Diagram alir sinyal untuk kendaraan otomasi
Sistem kontrol posisi berguna untuk mengetahui berbagai posisi yang akan terjadi pada saat traktor melintas pada lintasan utama. Hal tersebut penting untuk mengatahui aksi kontrol yang harus dilakukan, bila traktor menyimpang dari lintasan.
Uji Lapangan Untuk Mengukur Kinerja Prototip Sistem Kontrol Sensor Proximiti
Sebelum menggunakan RTK-DGPS sebagai sistem sensor, dipilih sistem sensor lain untuk menguji sistem umpan balik sebagai sensor posisi. Sensor proximiti dipilih karena memiliki sistim pantulan sinar inframerah yang dapat berfungsi sebagai penjejak garis (line follower). Fungsi penjejak garis ini difungsikan sebagai sensor. Sistem sinyalnya dapat dilihat pada Gambar 13
Pada pengujian ini digunakan 4 buah sensor proximiti, dengan jumlah sensor ini akan ada 8 posisi kemudi alternatif yang mungkin. Kerja sensor menjejak pita putih yang dipasang di landasan uji. Saat melintas traktor meneteskan cat, jarak antara pita putih dengan lintasan traktor (cat) adalah
C(s) lintasan traktor R(s) e(s) Kontrol Digital D(s) Sistem kemudi Traktor P(s) Sensor H(s) Rencana lintasan ∑
simpangan yang terjadi. Pengukuran simpangan dilakukan setiap 10 cm sepanjang lintasan uji.
Gambar 13 Diagram alir sinyal untuk kendaraan otomasi dengan sensor proximity
RTK-DGPS
RTK-DGPS digunakan pada tahap pengujian berikutnya. Fungsi RTK- DGPS sebagai sensor posisi menggantikan sensor proximiti yang bekerja memberi informasi posisi koordinat bumi di mana traktor berada secara presisi. Selisih posisi sesungguhnya dengan lintasan yang direncanakan menentukan aksi yang harus dilakukan oleh roda kemudi untuk menjaga kelurusan traktor sesuai rencana. Sistem interaksi sinyal kontrolnya dapat dilihat pada Gambar 14
Gambar 14 Diagram alur sinyal untuk kendaraan otomasi dengan sensor RTK- DGPS Kontrol Digital D(s) Sistem kemudi Traktor P(s) Sensor Proximity H1(s) Rencana garis lintasan ∑ Sensor Potensiometer H2(s) Kontrol Digital D(s) Sistem kemudi Traktor P(s) Sensor RTK-DGPS H1(s) Rencana garis lintasan ∑ Sensor Potensiometer H2(s)
Gambar 15 Letak posisi sensor pada traktor tampak samping dan atas
Seluruh proses perhitungan dan aksi dilakukan oleh komputer. Pengolahan data pada penelitian ini yaitu data yang diterima dari DGPS akan diubah menjadi standar NMEA yang memiliki banyak data. Dipilih beberapa data sehingga diperoleh data posisi lintang dan bujur traktor saja. Masuknya data dari DGPS ke komputer secara serial melalui terminal serial USB.
Adapun tahapan pengujian menggunakan sensor RTK-DGPS adalah: 3. Hidupkan DGPS, pastikan kartu sim card GSM telah terpasang, gunakan
sim card yang memiliki sinyal di lokasi yang digunakan untuk menguji. 4. Menyesuaikan satuan koordinat output dengan satuan yang diinginkan 5. Hubungkan sistem NTRIP (Networked Transport of RTCM (Radio
Technical Commission. for Maritime Services) via Internet Protocol). 6. Tunggu hingga terhubung dengan base station pemancar NTRIP. 7. Setelah terhubung perhatikan nilai koreksinya (Gambar 15).
8. Perhatikan kontroler, jika nilai koreksinya sudah berkisar antara 0.015- 0.028 m, baru lakukan pengujian (Gambar 15).
Potensiometer
Sensor roda kemudi
9. Memperhatikan nilai koreksi selama pengujian, jika terjadi perubahan yang besar akan mengubah arah traktor.
Gambar 15 Tampilan kontroler Leica GS 15
10. Kfdj szdf uosdf osdf siodf u Pengkuran Simpangan
Pengukuran simpangan pada pengujian dengan sensor RTK-DGPS dilakukan dengan mencari jarak antar koordinat terjauh simpangan dan acuan. Metode yang dipakai dengan mengacu pada persamaan garis y = ax + b, langkah berikutnya adalah:
a. Mencari gradien (a) lintasan acu melalui selisih koordinat awal dan akhir. b. Mencari nilai b pada persamaan garis, bila a, x dan y telah diketahui dari
lintasan acu, maka b didapat.
c. Dengan diketahuinya koordinat posisi simpangan dan persamaan garis acu, maka koordinat posisi awal simpangan dapat diketahui.
d. Dengan diketahuinya kedua titik tersebut, maka sudut simpangan yang terjadi pun sudah diketahui.
e. Karena sudutnya sudah diketahui, maka dengan menggunakan rumus tangen jarak simpangan pun dapat dicari.
f. Terakhir adalah mencari nilai simpangan paling ekstrim, itulah simpanga terbesar.
Nilai koreksi berkisar 0.015 – 0.028 m