4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terdahulu
Penelitian terdahulu bertujuan untuk mendapatkan bahan perbandingan dan acuan. Selain, itu untuk menghindari anggapan kesamaan dengan penelitian ini.
Maka dalam kajian pustaka ini penulis mencantumkan hasil – hasil penelitian terdahulu sebagai berikut :
1. Hasil Penelitian Jemat dan Mapius. (2014)
Penelitian yang dilakukan oleh Jemat, Mapius A. (2014), berjudul
“Cleaning Wiping Robot (CleWiBot). Faculty of Electrical Engineering Universiti Teknologi Malaysia. Pada penelitian ini dalam pembersihan nya hanya menggunakan kain lap dengan cairan pembersih di semprotkan terlebih dahulu ke kain lapnya dan belum digerakkan secara otomatis.
Berdasarkan penelitian diatas dapat disimpulkan bahwa, terdapat kekurangan pada sistem pembersih yang masih dilakukan secara manual terutama pada pad pembersihnya. Oleh sebab itulah perlu adanya pengembangan pada sistem pembersih yang dapat dilakukan secara otomatis, sehingga didapat robot pembersih yang lebih efektif dan efisien.
2. Hasil Penelitian Isnainy Azro, Adi Sutrisman. (2015)
Penelitian [3]yang dilakukan oleh Isnainy Azro, Adi Sutrisman. (2015), berjudul “Alat Pembersih Kaca Otomatis Pada Gedung Bertingkat Berbasis
Mikrokontroler Atmega 8535”. Pada penelitian ini alat pembersih kaca gedung bertingkat masih menggunakan frame berbentuk persegi panjang sebagai penampang untuk pembersih yang dipasang secara horizontal, sehingga alat ini hanya bisa bergerak keatas dan kebawah.
Berdasarkan penelitian diatas dapat dilihat untuk pemodelan pada alat tersebut sudah sangat efektif pada kaca yang berukuran kecil saja, namun untuk kaca yang berukuran besar masih kurang efektif. Karena jika hanya mengandalkan ukuran pembersih yang mencakup sisi kanan dan sisi kiri pada kaca, membutuhkan ukuran pembersih dan frame yang sangat besar jika di aplikasikan langsung untuk pembersih kaca gedung bertingkat.
Sehingga dibutuhkan alat yang tidak hanya dapat digunakan pada saat penelitian, namun sebaiknya dapat diaplikasikan secara langsung pada gedung bertingkat. Oleh sebab itulah perlunya sedikit pengembangan pada alat tersebut, terutama untuk frame dan pembersih yang hanya dapat bergerak keatas dan kebawah.
3. Hasil Penelitian Umam and Alfita. (2019)
Penelitian [3]yang dilakukan oleh Umam and Alfita. (2019), berjudul
“Rancang Bangun Robot Pembersih Kaca Otomatis Berbasis Mikrokontroler ARM STM32 Dengan Sensor Proximity”. Pada penelitian ini, dimana robot ini di rancang dengan bentuk digantung pada rel yang dapat bergerak ke bawa, atas, kanan dan kiri. Robot ini dibentuk dengan sedemikian rupa agar dapat membersihkan kaca bisa maksimal dan agar mudah dalam penempatkan robot tersebut. Robot ini diikat dua tali yang
menggantung, sehingga terdapat jarak atau celah antara kaca dan robot.
Tidak ada alat yang membantu robot untuk menempel pada kaca secara langsung, sehingga untuk kebersihan masih kurang efektif.
Berdasarkan penelitian diatas, masih diperlukan pengembangan sebuah alat yang dimana alat tersebut dapat membantu agar robot dapat menempel pada kaca sehingga dapat membersihkan kaca secara maksimal.
2.2 Robot
Alat mekanik yang dapat melakukan tugas fisik atau yang sering dikenal pada saat ini yaitu Robot. Robot sendiri dapat digerakkan menggunakan pengawasan dan kontrol manusia, ataupun menggunakan program yang telah didefinisikan atau di program terlebih dulu (kecerdasan pembuatan). Robot klasik sudah ada sejak zaman yunani kuno. Sampai saat ini robot terus – menerus dikembangkan sehingga keberadaannya sangat membantu manusia dalam melakukan pekerjaan rutin dan berat, atau bahkan sebagai penghibur. Secara umum/istilah robot dapat diartikan atau didefinisikan sebagai sebuah piranti mekanik yang mampu melakukan pekerjaan manusia atau berperilaku seperti manusia [4]
Kata robot sendiri sudah diperkenalkan ke public oleh Karel Capek pada saat memainkan RUR (Rossum’s Universal Robots). Namun, pertama kali munculnya robot dapat diketahui dari bangsa Yunani kuno membuat patung yang dapat dipindah-pindahkan [5]. Bentuk – bentuk robot sendiri juga bermacam – macam, ada yang seperti manusia dan ada juga seperti binatang. Ada yang beroda, berkaki,
dan lain - lain. Meskipun bentuk robot yang bermacam – macam, secara umum robot terdiri dari 3 bagian utama:
1. Bagian Mekanis
Bagian ini adalah penyangga struktur robot (seperti tulang pada tubuh manusia) dan aktuator (seperti kaki dan tangan).
2. Bagian Elektronis
Bagian ini adalah bagian terbesar dari robot. Termasuk didalamnya adalah supply daya listrik (seperti jantung), sensor (seperti panca indera), dan driver aktuator (seperti otot)
3. Bagian Kontrol
Bagian ini adalah pengendali semua bagian (seperti otak).
2.2.1. Karakteristik Robot
Secara umum sebuah robot harus memiliki salah satu dari beberapa karakteristik yang dapat dilihat dibawah ini, antara lain:
1. Sensing (penginderaan), yaitu robot dapat mendeteksi lingkungan sekitarnya (halangan, panas, suara,)
2. Cerdas, yaitu robot mempunyai kecerdasan buatan agar dapat memutuskan pergerakan yang tepat dan akurat.
3. Mampu bergerak, yaitu robot umumnya bergerak dengan menggunakan roda atau kaki, dan ada beberapa kasus robot diharapkan dapat terbang dan berenang.
4. Membutuhkan energi yang memadai, yaitu robot membutuhkan sebuah daya memadai agar unit pengontrol dan aktuator dapat menjalankan fungsinya dengan baik dan tidak ada kendala pada saat bergerak
2.2.2. Tipe Robot/Desain Robot
Robot sendiri dapat didesain dan dibuat sesuai dengan kebutuhan pengguna/customer. Sampai saat ini robot yang masih berkembang secara umum dibagi menjadi beberapa tipe, sebagai berikut:
1. Robot Manipulator
Robot manipulator biasanya memmiliki ciri – ciri dengan lengan (arm robot). Robot ini biasanya diterapkan pada dunia industri , seperti pada industri elektronik, komputer, dan otomotif.
2. Robot mobil (mobile robot)
Pada robot mobil mengarah ke robot yang bergerak, meskipun nantinya robot ini juga memiliki manipulator. Robot mobil dibagi menjadi 3, yaitu:
a. Robot daratan (ground robot) - Robot beroda
- Robot berkaki
b. Robot air (submarine robot) c. Robot terbang [6]
2.3. Mikrokontroler
Mikrokontroler atau orang biasanya menyebut pengontrol tertanam (embedded controller) merupakan sebuah sistem komputer yang memiliki ukuran kecil lengkap dalam satu chip yang didalamnya terdapat sebuah unit CPU, port I/O (paralel dan serial), timer, counter, memori RAM yang berguna untuk penyimpanan data saat eksekusi program, dan memori ROM tempat dari mana perintah yang akan dieksekusi. Mikrokontroler juga dapat diartikan sebagai mikroprosesor yang dikhususkan untuk instrumentasi dan kendali. Mikroprosesor sendiri merupakan sebuah alat elektronika digital yang memiliki sebuah masukan (input) dan keluaran (output) serta kendali yang dapat dikendalikan dengan program yang bisa ditulis maupun dibuat dan dihapus dengan cara khusus. Secara harfiah disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.[7].
Gambar 2. 1 Mikrokontroler
Sumber : (https://id.wikipedia.org/wiki/Pengendali_mikro)
2.3.1. Sejarah Singkat dan Perkenalan Terhadap Perkembangan Mikrokontroler
Mikrokontroler sendiri pertama kali dikenalkan oleh Texas Instrument dengan seri TMS 1000 pada tahun 1974 yang merupakan mikrokontroler 4 bit pertama. Mikrokontroler mulai dibuat sejak 1971, yang merupakan mikrokomputer dalam sebuah chip lengkap dengan RAM (Random-Acces Memory) dan ROM (Read-Only Memory). Kemudian pada tahun 1976 Intel mengeluarkan sebuah mikrokontroler yang kemudian menjadi populer dengan sebutan 8748 yang merupakan mikrokontroler 8 bit, yang merupakan mikrokontroler dari keluarga MCS 48. Pada Saat ini, mikrokontroler yang banyak beredar di pasaran atau banyak diminati adalah mikrokontroler 8 bit varian keluarga MCS51 (CISC) yang dikeluarkan oleh Atmel dengan seri AT89Sxx, dan mikrokontroler AVR yang merupakan mikrokontroler RISC dengan seri ATMEGA8535 (walaupun varian dari 13 mikrokontroler AVR sangatlah banyak, dengan masing-masing memiliki fitur yang berbeda-beda dan kelebihan masing - masing) [8].
2.3.2. Sekilas Tentang Arduino
Arduino merupakan sebuah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat beberapa komponen utama, yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip atau IC
(Integrated Circuit) yang dapat diprogram menggunakan komputer maupun melalui handphone. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Secara umum, Arduino terdiri dari dua bagian, yaitu:
1. Hardware berupa papan input/output (I/O) yang open source.
2. Software Arduino yang juga open source, meliputi software Arduino IDE untuk menulis program dan driver untuk koneksi dengan komputer. 2.4. Arduino UNO
Arduino merupakan sebuah papan mikrokontroler berbasis Atmega328.
Arduino memiliki 14 pin input/output, 6 diantaranya dapat digunakan untuk output PWM, 6 input analog, osilator kristal 16 MHz, port USB, colokan listrik, header ICSP, dan tombol reset. Arduino mendukung mikrokontroler dan dapat dihubungkan melalui kabel USB [9]. Arduino juga dapat diartikan sebagai rangkaian elektronika open source yang menaungi komponen utama yaitu chip mikrokontroler tipe AVR dari Atmel. Mikrokontroler sendiri merupakan sebuah chip atau IC (Integrated Circuit) yang dapat diprogram dengan komputer [10].
Tujuan penyematan atau penanaman program pada mikrokontroler adalah agar rangkaian elektronika dapat membaca input, memproses input, dan kemudian menghasilkan output yang diinginkan. Arduino dapat merasakan lingkungan melalui berbagai jenis sensor dan dapat mengontrol lampu, motor, dan berbagai
jenis sistem lainnya. Arduino memiliki banyak jenis diantaranya Arduino Uno, Arduino Mega 2560, Arduino Fio, dan lainnya [11].
Pada awal pembuatan Arduino bertujuan untuk membuat perangkat mudah dan murah, dari perangkat yang ada saat itu. Perangkat tersebut ditujukan untuk para siswa yang akan membuat perangkat desain dan interaksi. Saat ini tim pengembang Arduin yaitu Massimo Banzi, David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, David Mellis, dan Nicholas Zambetti. Mereka mengupayakan 4 hal dalam Arduino ini, yaitu:
1. Harga terjangkau
2. Dapat dijalankan diberbagai sistem operasi, Windows, Linux, Max, dan sebagainya.
3. Sederhana, dengan bahasa pemograman yang mudah bisa dipelajari orang awam, bukan untuk orang teknik saja.
4. Open Source, hardware maupun software.
Gambar 2. 2 Arduino dan Kabel Arduino (Sumber : https://www.ardutech.com/)
2.4.1 Deskripsi Arduino Uno
Tabel 2. 1 Deskripsi Arduino
Mikrokontroller ATmega 328
Tegangan Pengoperasian 5 V
Tegangan Input yang disarankan 7 – 12 V
Batas Tegangan Input 6 – 20 V
Jumlah pin I/O digital 14 pin digital (6 diantaranya menyediakan keluaran PWM)
Jumlah pin input Analog 6 pin
Arus DC tiap pin I/O 40mA
Arus DC untuk pin 3,3 V 50mA
Memory Flash 32 KB (ATmega 328) sekitar 0,5 KB digunakan bootloader
SRAM 2 KB (ATmega 328)
EPROM 1 KB (ATmega 328)
Clock Speed 16 Hz
2.4.2 Deskripsi Arduino Uno
Arduino Uno dapat diaktifkan melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal. Sumber listrik dipilih secara otomatis. Eksternal (non- USB) daya dapat datang baik dari AC-DC adaptor atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan cara menghubungkannya plug pusat-positif 2.1mm ke
dalam board colokan listrik. Lead dari baterai dapat dimasukkan ke dalam header pin Gnd dan Vin dari konektor Power. Board dapat beroperasi pada pasokan daya dari 6 - 20 volt. Jika diberikan dengan kurang dari 7V, bagaimanapun, pin 5V dapat menyuplai kurang dari 5 volt dan board mungkin tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7 - 12 volt.
Pin catu daya adalah sebagai berikut:
VIN
Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya eksternal (sebagai lawan dari 5 volt dari koneksi USB atau sumber daya lainnya diatur). Anda dapat menyediakan tegangan melalui pin ini, atau, jika memasok tegangan melalui colokan listrik, engaksesnya melalui pin ini.
5V
Catu daya diatur digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya di board. Hal ini dapat terjadi baik dari VIN melalui regulator onboard, atau diberikan oleh USB
3,3 Volt
volt pasokan yang dihasilkan oleh regulator on-board. Menarik arus maksimum adalah 50 mA
GND [12].
Gambar 2. 3 Bagian – Bagian Arduino UNO
2.5. Sensor Ultrasonic
Sensor yang dapat mengubah suatu besaran fisis (suara) menjadi besaran listrik maupun sebaliknya atau sering disebut dengan Sensor Ultrasonik. Fungsi dari sensor ini didasarkan pada sebuah prinsip gelombang suara yang dipantulkan atau dipancarkan, sehingga keberadaan (jarak) suatu objek dengan frekuensi tertentu dapat diinterpretasikan dengannya. Sensor ultrasonik menawarkan cara sederhana untuk mengukur jarak dan sangat cocok untuk mengukur jarak antara objek bergerak maupun tidak bergerak. Selain itu, sensor ultrasonik dapat digunakan untuk mengukur jarak ke objek di udara tanpa kontak [13].
[14] Menambahkan, pada sensor ultrasonic, gelombang ultrasonic dibangkitkan melalui sebuah alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu. Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonic (umumnya berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut. Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonic
menuju suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target, maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut.
Gelombang pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul diterima
Gambar 2. 4 Sensor Ultrasonik Sumber : (https://www.centipedia.net/)
Gambar 2. 5 Prinsip Pengukuran Pada Sensor Ultrasonik Sumber (https://mr-leong.com/)
2.6. Driver Motor L298N
Driver motor DC yang paling banyak digunakan saat ini adalah Driver motor L298N, khususnya pada bidang elektronika. Dimana modul pada driver motor L298N ini digunakan untuk mengatur kecepatan dan arah putaran motor DC [15].
IC (Integrated Circuit) L298N merupakan IC H-Bridge yang dapat mengatur beban induktif seperti relay, solenoida, motor DC, dan motor stepper. Pada L298N-IC terdiri dari transistor logika (TTL) dengan gerbang NAND, yang dapat memudahkan untuk menentukan arah putaran motor DC atau stepper. Untuk dipasaran yang sering dijumpai sudah terdapat modul driver motor menggunakan IC L298N ini, sehingga lebih praktis dan mudah dalam penggunaannya karena pin I/O nya sudah terbungkus dengan rapi dan mudah digunakan. Kelebihan dari modul driver motor L298N ini yaitu dalam hal kepresisian untuk mengatur motor sehingga motor lebih mudah untuk dikontrol.
Gambar 2. 6 Driver Motor L298 Sumber : ( https://create.arduino.cc/ )
Motor DC tidak dapat dikendalikan dengan menggunakan Raspberry Pi, maupun mikrokontroller, karena memerlukan arus listrik yang cukup besar pada
Motor DC sedangkan arus keluaran pada Raspberry Pi sangatlah kecil. Driver motor adalah salah satu plihan alternatif yang dapat digunakan untuk mengendalikan motor dc pada robot beroda[16] . Berikut Gambar bagian – bagian yang menunjukan kaki-kaki pada driver motor L298N
Gambar 2. 7 Bagian – bagian kaki Driver L298 Sumber : (repositori.usu.ac.id/handle/123456789/23901/)
2.7. Power Supply (Catu Daya)
Power supply dapat dipahami sebagai suatu alat atau perangkat keras yang dapat mensuplai arus atau tegangan listrik secara langsung dari satu sumber tegangan ke tegangan listrik yang lain. Dikarenakan alat tersebut dapat mengubah tegangan AC (bolak - balik) menjadi tegangan DC (searah). Baterai merupakan sumber power supply DC yang paling baik dan banyak digunakan. Namun untuk penggunaan aplikasi yang membutuhkan daya yang lebih besar, daya dari baterai tidak akan mencukupi. Sumber daya yang besar merupakan sumber arus bolak-
balik AC (Alternating Current) dari PLN. Oleh sebab itu diperlukan sebuah perangkat yang dapat mengubah arus 15 AC (Alternating Current) menjadi arus DC (Direct Current). Berdasarkan teknik regulasi, terdapat dua jenis power supply yaitu linier regulated power supply dan switching regulated power supply.
Power supply biasanya sering digunakan pada komputer sebagai penghantar tegangan listrik secara langsung kepada komponen - komponen ataupun perangkat keras lainnya yang terdapat pada komputer tersebut, seperti hardisk, kipas, motherboard dan lain – lain. Namun kali ini penggunaan power supply digunakan pada module Arduino sebagai penghantar tegangan listrik secara langsung ke komponen – komponen atau perangkat keras lainnya yang ada pada alat tersebut, seperti Motor DC dll [17]. [18] Menambahkan bahwa tegangan yang diberikan power supply terhadap rangkaian mikrokontroler harus sesuai atau selaras, karena jika berlebihan dari rentang yang telah ditentukan maka akan berakibat fatal terhadap rangkaian yaitu dapat terjadi kerusakan pada komponen.
Gambar 2. 8 Power Supply 12 V
Sumber : (https://www.makerlab-electronics.com/)
2.8. Motor Stepper
Motor elektromekanis yang dapat bekerja dengan mengubah pulsa (pulse) elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit atau sering disebut dengan Motor Stepper. Motor stepper dapat bergerak berdasarkan urutan pulsa (pulse) yang telah ditentukan atau diprogram sebelumnya kepada motor. Oleh karena itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan sebuah pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodic [19].
Gambar 2. 9 Motor Stepper
Sumber : (https://pamungkas99.wordpress.com/)
Penggunaan motor stepper memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan penggunaan motor DC lainnya. Keunggulannya antara lain adalah :
1. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulse masukan sehingga lebih mudah diatur.
2. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak.
3. Memiliki respon yang baik terhadap mulai, berhenti, berbalik (putaran).
4. Murah dan banyak dijumpai dipasaran
Pada motor stepper umumnya tertulis spesifikasi Np (pulse / rotasi).
Sedangkan kecepatan pulse diekspresikan sebagai pps ( pulse per second) dan kecepatan putar umumnya ditulis sebagai ω (rotasi / menit atau rpm). Rumus untuk motor stepper dapat dilihat dibawah ini:
Dengan :
𝜔 : Rotasi (rpm)
Np : Step / Putaran (pulsa/rotasi) Pps : Pulsa per detik.
2.9. Motor DC
Motor listrik DC (Direct Current) merupakan sebuah perangkat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan mekanik. Motor DC ini juga sering disebut sebagai motor arus searah (Direct Current). Dengan memiliki dua terminal yang terdapat pada ujung motor dan memerlukan tegangan arus searah untuk dapat menggerakannya, motor listrik DC ini umumnya digunakan pada perangkat elektronik dengan arus tegangan kecil.
Motor listrik ini dapat menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya sering disebut dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar serah jarum jam (Clockwise) maupun berlawanan arah jarum jam (Counter Clockwise), apabila polaritas listrik yang diberikan motor ini tersebut dibalikan. Pada beberapa motor listrik DC (Direct Current) memberikan kecepatan rotasi sekitar 3000 rpm sampai 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Namun ketika tegangan yang diberikan ke motor DC tersebut turun menjadi 50% dari tegangan operasional yang ditentukan sebelumnya, maka motor tersebut tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan pada motor DC tersbut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional yang ditentukan sebelumnya, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas dan akhirnya menjadi rusak.
Gambar 2. 10 Motor DC (Sumber: https://ecadio.com/)
Terdapat dua komponen utama pada sebuah Motor Listrik DC (Direct Current), yaitu Stator dan Rotor. Stator merupakan bagian motor yang tidak dapat berputar, bagian yang statis ini terdiri dari beberapa rangka dan kumparan medan magnet.
Sedangkan Rotor adalah bagian yang dapat berputar, bagian Rotor ini terdiri dari
kumparan Jangkar. Dari dua komponen utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen – komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Fieldwinding (kumparan medan magnet), Armature Winding (KumparanJangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).
Pada prinsip kerjanya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk dapat bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan begitupun sebaliknya. Pada saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti [20].
2.10. Torsi Pada Motor DC
Torsi motor dapat didefinisikan sebagai aksi/gerak dari suatu gaya yang terdapat pada sebuah motor yang mempengaruhi beban untuk ikut bergerak.
Ketika sumber tegangan dihubungkan pada sikat (brush), maka arus yang mengalir masuk ke kutub positif brush, melalui komutator dan kumparan armatur, serta keluar melalui daerah kutubnegatif dari sikat. Secara umum torsi dapat diartikan gaya yang digunakan untuk menggerakan suatu benda dengan jarak dan arah tertentu. Dari penjelasan tersebut, maka rumusan untuktorsi dapat diturunkan menjadi
𝜔 = 2 𝑥 𝜋 𝑥 𝑛
60 (Rad)……… (1) Keteragan :
𝜔 = Kecepatan sudut (rad) n = Step / Putaran (rpm)
Torsi yang dihasilkan oleh motor stepper dapat dihitung berdasarkan perbandingan daya kerja motor terhadap kecepatan putarannya atau dapat dirumuskan sebagai berikut:
𝜏 = 𝑃
𝜔
………..
(2)Keterangan :
𝜏 = Torsi (Nm)
P = Daya kerja motor (watt) 𝜔 = Kecepatan sudut (rad)
Untuk mengetahui beban maksimum yang dapat digerakkan motor stepper dapat diperoleh dengan menghitung torsi dengan menggunakan rumus :
𝜏 = F . L………..(3)
dimana untuk nilai F dapat diturunkan:
F = m.a (saat motor bergerak naik) F = m.g (saat motor bergerak turun) Keterangan :
𝜏 = Torsi (Nm)
F = Gaya berat yang bekerja terhadap motor (N)
L = Panjang lengan yang bergerak pada motor (m) a = Percepatan gravitasi (m/s2)
Gaya berat yang bekerja terhadap motor dapat dituliskan dengan : F = m . g ……….(4)
Keterangan :
m = massa (Kg) g = gravitasi (m/s2) 2.11. Pengatur Kecepatan (Dimmer)
Rangkain yang berfungsi untuk sebagai pengatur intensitar dari Light Emitting Diode (LED) atau biasanya sering disebut dengan Dimmer. Selain untuk mengatur LED (Light Emitting Diode), pada dasarnya prinsip dasar dari rangkaian ini juga dapat digunakan untuk mengatur/mengontrol kecepatan pada motor DC (Direct Current). Karena pada rangkaian ini dibangun dari prinsip dasar modulator lebar pulsa (pulse) atau PWM (Pulse Width Modulation). Metode pada PWM akan menghasilkan denyut pulsa digital yang dapat dimanfaatkan untuk mengatur putaran motor DC. Semakin besar presentase PWM maka lebar pulsa High nya akan semakin besar, begitu pula sebaliknya. Selain untuk mengatur putaran motor DC, metode PWM juga dapat digunakan untuk mengatur Intensitas cahaya lampu DC, untuk keperluan telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator tegangan, audio effect dan penguatan, serta berbagai aplikasi lainnya [21].
Gambar 2. 11 Dimmer
Sumber : (https://makromatutorial.blogspot.com/) 2.12. Hukum Newton
Bunyi Hukum Newton I
“Jika resultan gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol, maka benda yang awalnya diam akan tetap diam. Benda yang awalnya bergerak lurus beraturan akan tetap lurus beraturan dengan kecepatan tetap.”
Berdasarkan hukum Newton I diatas, dapat dipahami bahwa suatu benda akan cenderung mempertahankan keadaannya. Benda yang diam akan cenderung untuk tetap diam dan benda yang bergerak akan cenderung untuk tetap bergerak. Oleh sebab itu, Hukum Newton I juga disebut sebagai hukum kelembaman atau hukum inersia (dideskripsikan oleh Galileo).
Selain itu massa sebuah benda juga akan dipengaruhi oleh kelembamannya. Semakin besar massa benda, maka akan semakin tinggi juga kelembamannya. Secara tidak langsung hal ini juga mempengaruhi kecepatan saat benda harus mempertahankan posisinya. Hubungan antara gaya dengan
kemampuan bertahan benda akan menghasilkan rumus perhitungan seperti di bawah ini.
∑F = 0
Atau,
Resultan gaya (Kg m/s2)
2.13. Defleksi (Deflection)
Defleksi merupakan perubahan bentuk yang terjadi pada suatu bahan akibat beban dari arah vertikal maupun horizontal. Pada umumnya, defleksi terjadi pada sebuah peralatan yang berbentuk rangka seperti halnya chasis mobil, adalah kejadian umum defleksi. Defleksi dapat diukur dari permukaan netral awal ke posisi netral setelah terjadi derformasi. Pada konstruksi rangka chasis atau kerangka, defleksi sangat mempengaruhi terhadap kekuatan material yang digunakan, terutama kemampuan untuk menahan beban. Semakin besar angka defleksi, semakin besar deformasi (perubahan bentuk) rangka [22]. Hal ini dapat mengakibatkan perubahan fungsi pada alat dan juga mengganggu proses kerja pada alat. Beban yang bekerja, luas penampang batang, panjang batang dan jenis material akan mempengaruhi perpanjangan atau perpendekan batang yang terjadi.
(a) (b)
Gambar 2. 12 (a) Balok sebelum terjadi deformasi, (b) Balok dalam konfigurasi terdefleksi
Jarak antar perpindahan y dari titik netral didefinisikan sebagai defleksi yang terjadi balok. Pada penerapan yang sering muncul kadang kita harus menentukan defleksi pada setiap nilai x sepanjang balok. Hubungan dari kedua hal ini dapat ditulis dalam bentuk persamaan yang sering disebut persamaan defleksi kurva (atau kurva elastis) dari balok.
Tabel 2. 2 Rumus Defleksi
Sumber (http://www.mem50212.com/)
Dengan :
W : Force (N) L : Panjang (mm)
M : Momen Bending (Nmm) E : Modulus Elastisitas (Mpa) I : Momen Inersia
1. Modulus Elastisitas
Perbandingan antara unsur tegangan normal dan regangan normal atau yang dikenal pada saat ini yaitu modulus elastitas [23]. Sifat elastic pada suatu bahan material ditentukan oleh modulus elastitas. Dibawah ini adalah nilai modulus elastitas untuk beberap material.
Tabel 2. 3 Nilai Modulus Elastisitas Material
Sumber (https://www.wardayacollege.com/) 2. Momen Inersia
Momen inersia merupakan ukuran kelembaman/kecenderungan suatu benda untuk berotasi terhadap porosnya [24]. Momen inersia juga dapat diartikan sebagai momen kedua dari kedua dari luasan tampan/penampang
yang dihitung menurut kuadrat jarak antara pusat berat luasan dengan sumbu yang ditinjau atau yang akan dihitung. Untuk menghitung momen inersia tergantung luasan penampang yang digunakan pada batang ataupun poros, itu juga mempengaruhi dari rumus yang akan digunakan .Besarnya momen inersia suatu benda bergantung terhadap beberapa faktor, yaitu:
- Massa benda - Bentuk - Letak sumbu
- Jarak ke sumbu putar benda (lengan)
Rumus momen inersia (I) suatu benda bermassa yang memiliki titik putar pada sumbu yang diketahui dirumuskan sebagai berikut :
I = mR2 Dimana :
I : Momen inersia M : Massa benda (kg)
R : Jarak antara benda terhadap sumbu putar (m)
Tabel 2. 4 Momen Inersia Berdasarkan Penampang
Sumber (https://filosofiberselimutmatematika.blogspot.com/) 3. Bending Moment
Bending Moment merupakan lekukan yang terjadi pada suatu batang karena struktur elemen menerima momen atau gaya luar yang tegak lurus [25]. Untuk Rumus momen bending dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 2. 5 Rumus Momen Bending
Sumber : (https://www.quantity-takeoff.com/beam-bending-moment- calculator.htm)
