METODOLOGI PENELITIAN
3.5 Peralatan Desain dan Komputasi
Peralatan desain yang digunakan dalam penelitian ini terdapat dua macam antara lain adalah hardware (perangkat keras) dan software (perangkat lunak).
3.5.1 Hardware
Hardware atau perangkat keras yang digunakan untuk penelitian ini berupa laptop dengan spesifikasi yang ditunjukkan pada tabel 3.2.
Tabel 3.2 Spesifikasi Hardware
Merk Operating System Display
ASUS ROG STRIx G531GT
Windows 10 Home Single Language
NVDIA GeForce GTx 1650 GDDRS
3.5.2 Software
Software atau perangkat lunak yang digunakan untuk penelitian ini berupa aplikasi yang telah diinstal didalam laptop. Software tersebut yaitu:
1. Solidworks
Solidworks adalah software CAD 3D untuk mechanical design yang dibuat oleh Dassault Systemes yang digunakan untuk merancang part permesinan atau berupa assembling dengan tampilan 3D untuk mempresentasikan part sebelum real part dibuat. Dalam penelitian ini, software ini digunakan untuk mendesain Sistem Mekanik Palang Parkir yang diperlihatkan pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Tampilan Solidworks 2. Microsoft Excel
Microsoft Excel adalah sebuah aplikasi yang digunakan untuk mengolah sebuah data dengan otomatis melalui berbagai bentuk seperti rumus, perhitungan dasar, pengolahan data, pembuatan tabel, pembuatan grafik hingga manajemen data.
Dalam penelitian ini, penggunaan Excel bertujuan menganalisa dalam bentuk data
grafik konsumsi daya pada baterai yang digunakan dalam pengoperasian palang parkir. Pada gambar 3.4 memperlihatkan tampilan Microsoft Excel.
Gambar 3.4 Tampilan Microsoft Excel
3. Data akusisi Arduino
Arduino sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source pada board input ouput data sederhana, yang dimaksud dengan platform komputasi fisik disini adalah sebuah sistem fisik yang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespon situasi dan kondisi.
Pada gambar 3.5 memperlihatkan tampilan data akusisi Arduino.
Gambar 3.5 Tampilan data akusisi arduino
Adapun program data akusisi arduino diawali dengan memasang program operasi sehingga data akusisi berjalan dengan baik sesuai dengan yang diharapkan.
Pada gambar 3.6 memperlihatkan tampilan program yang dipasang di data akusisi.
Gambar 3.6 Tampilan Program Data Akusisi
Adapun modul yang dipakai dalam program pada data akusisi adalah modul ACS712. Modul ACS712 merupakan module yang difungsikan untuk mendeteksi arus pada suatu rangkaian tegangan bolak balik dan searah seperti pada gambar 3.7.
Adapun karakteristik dari ACS712 adalah sebagai berikut:
1. Memiliki sinyal analog dengan low noise atau ganguan rendah
2. bandwidth 80 kHz
Gambar 3.7 modul sensor ACS712
3. untuk output memiliki error 1.5% pada Ta = 25 Ā°C
4. Range sensitivitas antara 66 ā 185 mV/A
5. Memiliki resistansi sebesar 1.2 mĪ©
6. Tegangan kerja pada 5.0 V
7. Tegangan offset keluaran yang sangat stabil
8. Hysterisis yang diakibatkan oleh medan magnet mendekati nol
9. Perbandingan rasio keluaran sesuai tegangan sumber 4. Igor Pro
Igor Pro adalah perangkat lunak analisis data yang digunakan untuk
mengolah data menjadi grafik yang dalam hal ini digunakan untuk mempermudah peneliti melihat pergerakan data yang diterima dari excel. Pada gambar 3.8 memperlihatkan tampilan Igor pro.
Gambar 3.8 Tampilan Igor Pro 3.6 Komponen-komponen Elemen Pada Sistem Mekanik
1. Motor penggerak
Motor penggerak berfungsi sebagai penggerak awal dari sistem mekanik boom gate. Dikarenakan boom gate ini menggunakan baterai, maka motor penggerak yang dipilih ialah motor DC.
Sehingga dalam perancangan ini dipilih motor penggerak dengan spesifikasi seperti pada gambar 3.9.
Gambar 3.9 Motor DC 24v,250W,2750rpm
Pada penelitian ini beban yang diangkat ialah sebuah palang. Palang yang digunakan pada alat ini memiliki massa 3,4 Kg. Sehingga torsi dapat dihitung seperti dibawah ini.
Massa: 2.51 kg
Panjang palang ( š ): 1,4 m
Maka, torsi dapat dihitung seperti dibawah ini.
F = m Ć g (3.1)
F = 2.51 Ć 9,8 F = 24.6 N
T = F Ć l (3.2)
T = 33,32 N Ć 1,4 m T = 34.44 Nm
Jadi dibutuhkan sistem penggerak yang dapat mengangkat beban seberat 3.4 kg persatuan meternya. Pada spesifikasi motor dc tidak ada tertera torsi yang dihasilkan, namun dapat dihitung seperti dibawah ini.
Daya Motor = T Ć 2Ļn
60 (3.3)
250 = T Ć2 Ć 3,14.2750 60 T = 250 . 60
17.270
T = 15.000 17.270 T = 0,868 Nm
Jadi torsi motor dengan kondisi waktu putaran 2750 rpm ialah 0,868 Nm.
2. Gearbox
Gearbox berfungsi untuk memindahkan dan mengubah tenaga dari motor yang berputar. Sekaligus memiliki fungsi untuk mengatur waktu putar dan mengatur torsi, serta dapat membolak-balikkan putaran sehingga dapat bergerak maju mundur.
Gearbox yang akan dipilih harus memiliki rasio putar yang bisa menurunkan putaran sampai mendekati waktu putar yang diinginkan. Gearbox yang dipilih ialah seperti pada gambar 3.10:
- Gearbox type 40 - Rasio 1:60.
Gambar 3.10 Gearbox type 40
Pada perancangan ini waktu putaran yang diinginkan ialah 7,5, 10 dan 15 rpm. Waktu ini diperoleh karena waktu tempuh yang diinginkan untuk mengangkat palang sejauh 90 derajat ialah 1 detik, 1,5 detik dan 2 detik (ditetapkan).
Jadi dengan mempertimbangkan komponen Gearbox yang dijual di pasaran, dapat dipilih Gearbox dengan rasio putar yang paling dekat dengan waktu putaran yang dibutuhkan. Dengan demikian dipilihlah Gearbox dengan rasio 1:60 sehingga dapat dihitung dengan menggunakan rumus
N2 = N1 xrasio (3.4) N2 = 2750 Ć 1
60
N2 = 45 rpm 3. Sprocket
Sprocket adalah roda bergerigi yang berpasangan dengan rantai, track, atau benda panjang yang bergerigi lainnya. Sprocket berbeda dengan roda gigi; sprocket tidak pernah bersinggungan dengan sprocket lainnya dan tidak pernah cocok. Sprocket juga berbeda dengan puli di mana sproket memiliki gigi sedangkan puli pada umumnya tidak memiliki gigi. Sprocket yang digunakan pada sepeda, sepeda motor, mobil, kendaraan roda rantai, dan mesin lainnya digunakan untuk mentransmisikan gaya putar antara dua poros di mana roda gigi tidak mampu menjangkaunya.
Sudut tempuh = 90 Ć ( š
180) rad/s
= 1
2 š rad/s Waktu tempuh = 1 detik
Untuk mendapatkan waktu putaran 1 detik dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Untuk mencari waktu putaran digunakan dengan rumus 1 rpm = 2Ļ
Untuk mendapatkan waktu putaran 1,5 detik dapat dihitung dengan
Untuk mendapatkan waktu putaran 1,5 detik dapat dihitung dengan menggunakan rumus
Untuk mencari waktu putaran digunakan dengan rumus 1 rpm = 2Ļ
Untuk mendapatkan waktu putaran 2 detik dapat dihitung dengan menggunakan rumus
š =
1 2š
2
Ļ = 0,25 Ļ rad / s
Untuk mencari waktu putaran digunakan dengan rumus 1 rpm = 2Ļ
Untuk pemilihan sprocket dilakukan dengan mempertimbangkan rasio putar dan juga rasio gigi. Dengan demikian dapat dihitung dengan rumus dibawah ini.
Dimana diketahui putaran motor yang telah direduksi oleh Gearbox yaitu 45 rpm.
Dan putaran yang diinginkan dalam perancangan ini ialah 15 (1 detik).
Jadi dapat dihitung dengan persamaan
Jadi perbandingan yang ditemukan ialah D1:D2 atau 1:3.
Setelah disesuaikan dengan produk sprocket yang ada di pasaran, dengan perbandingan yang telah dihitung, dipilih sprocket dengan perbandingan jumlah tooth ialah 15:45.
Dan putaran yang diinginkan dalam perancangan ini ialah 10 rpm (1,5 detik).
N1 = 45 rpm N2 = 10 rpm
Jadi perbandingan dapat dihitung dengan persamaan (3.6).
45
Jadi perbandingan yang ditemukan ialah D1:D2 atau 1:4,5.
Setelah disesuaikan dengan produk sprocket yang ada di pasaran, dengan perbandingan yang telah dihitung, dipilih sprocket dengan perbandingan jumlah tooth ialah 10:45.
Dan putaran yang diinginkan dalam perancangan ini ialah 7.5 rpm (2 detik).
Jadi dapat dihitung dengan persamaan.
N1 = 45 rpm N2 = 7,5 rpm
Jadi perbandingan dapat dihitung dengan persamaan (3.6).
45
Jadi perbandingan yang ditemukan ialah D1:D2 atau 1:6.
Setelah disesuaikan dengan produk sprocket yang ada di pasaran, dengan perbandingan yang telah dihitung, dipilih sprocket dengan perbandingan jumlah tooth ialah 7,5:45.
Sprocket digunakan untuk mereduksi putaran sekaligus digunakan untuk meneruskan putaran menuju poros. Penelitian ini dimaksudkan untuk menganalisa variasi waktu palang parkir yaitu 2 detik, 1,5 detik dan 1 detik. Oleh sebab itu dibutuhkan 3 jenis tooth sprocket yang berbeda pula. Dari perhitungan, perbandingan sprocket yang dipilih adalah: a. Sprocket 60 tooth (1:6) b. Sprocket 45 tooth (1:4,5) c. Sprocket 30 tooth (1:3)
Gambar 3.11 Sprocket 60 tooth
Gambar 3.12 Sprocket 45 tooth
Gambar 3.13 Sprocket 30 tooth 4. Chain (Rantai)
Rantai adalah salah satu komponen yang mentransmisikan tenaga mekanik dari satu tempat ke tempat lain dan sering dipakai untuk memutar roda kendaraan, khususnya sepeda dan sepeda motor dan juga dalam berbagai mesin selain kendaraan rantai tersambung dengan sprocket dengan gigi meshing yang masuk ke lubang di pitch rantai.
Pada perancangan boom gate ini rantai yang digunakan ialah - Rantai rs 35-1R
- Jarak puncak (pitch)= 9,52 mm - Lebar = 4,76 mm
- Kekuatan tarik minimum = 7830 N - Berat rata-rata 3,06 N / m
- Diameter roll = 5,08 mm
Pada gambar 3.14 dibawah ini ditunjukan gambar rantai yang digunakan pada penelitian ini.
Gambar 3.14 Rantai RS 35-1R