PALANG PARKIR DENGAN KONSUMSI DAYA LISTRIK PADA MOTOR
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
FILBERT SIHOMBING 160401035
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2021
ANALISIS PENGARUH VARIASI WAKTU PENGOPERASIAN PALANG PARKIR DENGAN KONSUMSI DAYA
LISTRIK PADA MOTOR
Filbert Sihombing NIM. 160401035
Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Period ke- 1074, pada tanggal 21 Oktober 2021
Disetujui Oleh:
Dosen Pembimbing,
Prof.Dr.Ir. Bustami Syam., MSME NIP. 195710011985031005
ANALISIS PENGARUH VARIASI WAKTU PENGOPERASIAN PALANG PARKIR DENGAN KONSUMSI DAYA
LISTRIK PADA MOTOR
Filbert Sihombing NIM. 160401035
Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Period ke- 1074 pada tanggal 21 Oktober 2021
Disetujui Oleh:
Pembanding I Pembanding II
Dr. Ir. Eng. Indra., MT NIP. 196410241992031001
Ir. Syahrul Abda., M.Sc NIP. 195708051988111001
PERNYATAAN ORISINALITAS
ANALISIS PENGARUH VARIASI WAKTU PENGOPERASIAN PALANG PARKIR DENGAN KONSUMSI DAYA
LISTRIK PADA MOTOR
SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya.
Medan, 23 September 2021
Filbert Sihombing 160401035
Dr. Ir. M. Sabri, MT Prof.Dr. Ir. Bustami Syam, MSME
PENGESAHAN SKRIPSI
Judul : ANALISA PENGARUH VARIASI WAKTU PENGOPERASIAN PALANG PARKIR DENGAN KONSUMSI DAYA LISTRIK PADA MOTOR
Kategori : SKRIPSI
Nama : FILBERT SIHOMBING
Nomor Induk Mahasiswa : 160401060 Program Studi : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik – Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan 23 September 2021
Ketua Program Studi Pembimbing
Dr. Ir. M Sabri, MT Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME NIP. 196306231989021001 NIP. 195710011985031005
ANALISIS PENGARUH VARIASI WAKTU PENGOPERASIAN PALANG PARKIR DENGAN KONSUMSI DAYA
LISTRIK PADA MOTOR
ABSTRAK
Portal parkir merupakan alat yang memiliki fungsi sebagai palang otomatis yang biasanya digunakan di area parkir. Sistem palang parkir yang ada sekarang ini tidak lepas dari motor listrik sebagai penghasil energi listrik yang akan diubah menjadi energi mekanik. Namun, sistem palang parkir yang saat ini digunakan terkhusus di wilayah sumatera masih menggunakan sistem penggerak motor AC dan ada juga yang menggunakan sistem penggerak hidrolik. Sistem penggerak ini masih menggunakan daya listrik dari PLN. Harga komponen dan perawatan dari sistem penggerak ini juga diketahui cukup mahal. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan fluktuasi dan waktu operasi palang parkir yang paling hemat diantara tiga variasi waktu operasi palang parkir yaitu 2 detik, 1,5 detik dan 1 detik untuk portal parkir yang sistem mekaniknya dirubah menjadi gearbox dan motor. Metode yang digunakan adalah pengukuran daya menggunakan data akusisi. Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Impact Fracture Research Center (IFRC) Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Hasil yang diperoleh adalah palang yang bergerak dengan waktu 1 detik/90o, fluktuasi konsumsi daya Watt melalui komputasi data akusisi sebesar 1,0717 kW. Pada waktu 1,5 detik/90o, fluktuasi konsumsi daya Watt sebesar 1,2701 kW. Pada waktu 2 detik/90o, fluktuasi konsumsi daya Watt sebesar 1,3735 kW. Kesimpulan yang diperoleh adalah waktu 1 detik ialah waktu yang paling hemat dalam konsumsi daya sebesar 1,0717 kW.
Kata Kunci: Data Akusisi, Konsumsi Daya, Palang Parkir, Variasi Waktu
EFFECT ANALYSIS OF VARIATION PARKING CROSS OPERATION TIME WITH ELECTRICITY
CONSUMPTION ON MOTOR
ABSTRACT
The parking portal is a tool that functions as an automatic crossbar which is usually used in parking areas. The current parking barrier system cannot be separated from the electric motor as a producer of electrical energy which will be converted into mechanical energy. However, the parking barrier system currently used, especially in the Sumatra region, still uses an AC motor drive system and some use a hydraulic drive system. This drive system still uses electricity from PLN. The cost of components and maintenance of this drive system is also known to be quite expensive. The purpose of this study was to determine the most efficient fluctuation and operating time of the parking bar among the three variations of the operating time of the parking portal, namely 2 seconds, 1.5 seconds and 1 second for a parking portal whose mechanical system is changed to a gearbox and motor. The method used is power measurement using data acquisition. The research was carried out at the Impact Fracture Research Center (IFRC) Laboratory of the Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of North Sumatra. The results obtained are bars that move with a time of 1 second/90o, fluctuations in Watt power consumption through data acquisition computing of 1,0717 kW. At 1.5 seconds/90o, the fluctuation of Watt power consumption is 1,2701 kW. At 2 seconds/90o, the fluctuation of Watt power consumption is 1,3735 kW. The conclusion obtained is that 1 second is the most efficient time in power consumption of 1,0717 kW.
Keywords: Data Acquisition, Power Consumption, Boom Gate, Time Variation
PENGHARGAAN
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat, rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan judul “Analisis Pengaruh Variasi Waktu Pengoperasian Palang Parkir dengan Konsumsi Daya Listrik pada Motor”.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya selama penyusunan skripsi ini.
Terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. M Sabri, MT dan Bapak Terang Ukur H. S.
Ginting Manik ST MT selaku ketua program studi dan sekretaris program studi Teknik Mesin FT – USU Medan, dekan dan wakil dekan Fakultas Teknik USU, seluruh staf dan dosen teknik mesin FT – USU, pegawai FT – USU dan rekan-rekan kuliah. Akhirnya tidak terlupakan kepada Bapak, Ibu dan keluarga yang selama ini memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan. Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.
Medan, 23 September 2021
Filbert Sihombing NIM. 160401035
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmatNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “ANALISIS PENGARUH VARIASI WAKTU PENGOPERASIAN PALANG PARKIR DENGAN KONSUMSI DAYA LISTRIK PADA MOTOR”.
Penulisan skripsi ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Dalam pengerjaan skripsi ini, banyak tantangan yang dihadapi namun penulis selalu berupaya untuk dapat menyelesaikannya dengan segala kemampuan dan bimbingan, dorongan, serta semangat dari banyak pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih banyak kepada Dosen. Selain itu, penulis juga mengucapkan banyak terimakasih kepada:
1. Kedua orang tua penulis, Ir. B. Sihombing, MBA dan Dra. M. Siahaan Serta Saudara-saudari penulis Ade Jessica Sihombing, SE., MM, Gilroy Sihombing, Fritzie Tua Sihombing, Inggrid Nessie Sihombing yang selalu memberi dukungan melalui kasih, material, moral dan doa kepada penulis selama mengerjakan skripsi
2. Pembimbing yang terhormat Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikirannya untuk membimbing penulis 3. Bapak Dr. M. Sabri, MT., selaku ketua Departemen Teknik Mesin
Universitas Sumatera Utara
4. Bapak Terang UHSG, ST, MT., selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara
5. Seluruh staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin yang telah membantu dan membimbing penulis selama kuliah
6. Rekan-rekan tim BOOM GATE Yoshua Dennis Bergkamp Hasugian, Rijoi Sinaga, Liwandy Sinaga, Zoanri Purba atas kerja sama yang baik selama melaksanakan penelitian ini
7. Pantun Gunawan Silalahi, ST, Roberto, Yosafat, dan Stefano Tumbur, ST, Selly wong selaku teman-teman kelompok tumbuh rohani Bersama yang selalu memberi nasihat dan mendukung melalui doa
8. Seluruh teman-teman pelayanan di UKM KMK USU dan HKI MARTURIA TEBING TINGGI yang mendukung melalui doa
9. Chandra Bintang Nababan, Amd, selaku teman satu kos yang mendukung melalui doa dan semangat
10. Dissa Margaretha Panjaitan, Amd.T yang memberi semangat dan dukungan melalui kasih dan doa
11. Teman-teman Teknik Mesin USU 2016 yang telah memberikan semangat dan motivasi
Penulis menyadari mungkin ada beberapa kesalahan dalam penulisan skripsi ini.
Untuk itu penulis mengharapkan kritikan dan masukan yang bersifat membangun.
Semoga skripsi ini dapat memberi manfaat kepada pembaca. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih.
Medan, 23 September 2021 Penulis
Filbert Sihombing NIM 160401035
DAFTAR ISI
PENGESAHAN SKRIPSI i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
PENGHARGAAN iv
KATA PENGANTAR v
DAFTAR ISI vii
DAFTAR TABEL X
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR LAMPIRAN xiii
DAFTAR NOTASI xiv
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Peta Jalan Penelitian 3
1.3 Tujuan Penelitian 3
1.3.1 Tujuan Umum 3
1.3.2 Tujuan Khusus 3
1.4 Batasan Masalah 4
1.5 Manfaat Penelitian 4
1.6 Sistematika Penulisan 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 6
2.1 Sejarah Palang Parkir 6
2.1.1 Pengertian Sistem Parkir 6
2.2 Sistem Mekanik Palang Parkir 7
2.2.1 Motor DC 7
2.2.2 Waktu linear dan waktu sudut 11
2.2.3 Gearbox 11
2.2.4 Torsi 17
2.2.5 Sproket 19
2.2.6 Rantai 20
2.3 Sistem Sensor Loop Detector 22
2.4 Mikrokontroler 23
2.5 Sistem pada Baterai 25
2.5.1 Limit Switch 27
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 29
3.1 Parameter Desain 29
3.2 Set Up Pengujian Konsumsi Daya Motor 30
3.3 Prosedur Pengambilan Data Konsumsi Daya oleh Data Akusisi 31
3.4 Tempat dan Waktu 32
3.4.1 Tempat 32
3.4.2 Waktu 32
3.5 Peralatan Desain dan Komputasi 32
3.5.1 Hardware 32
3.5.2 Software 33
3.6 Komponen-komponen Elemen Pada Sistem Mekanik 36
3.7 Desain Sistem Mekanik Palang Parkir 45
3.8 Diagram Alir Penelitian 46
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 47
4.1 Pendahuluan 47
4.2 Data Hasil Pengujian 47
4.2.1 Konsumsi daya dengan waktu 1 detik/90o 47
4.2.2 Konsumsi daya dengan waktu 1,5 detik/90o 48
4.2.3 Konsumsi daya dengan waktu 2 detik/90o 48
4.3 Rangkuman Diagram dengan Data Hasil Uji 49
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 51
5.1 Kesimpulan 51
5.2 Saran 52
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Peta jalan Penelitian 3
Tabel 2.1 Spesifikasi baterai LC-P1265NA 26
Tabel 3.1 Spesifikasi Hardware 33
Tabel 3.2 Kegiatan Penelitian 32
Tabel 4.1 Konsumsi daya dengan waktu 1 detik/90o 47
Tabel 4.2 Konsumsi daya dengan waktu 1,5 detik/90o 48
Tabel 4. 3 Konsumsi daya dengan waktu 2 detik/90o 48
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mekanisme motor dc sederhana 8
Gambar 2.2 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor 8
Gambar 2.3 Reaksi garis fluks 9
Gambar 2.4 Spur gearbox 13
Gambar 2.5 Helical gearbox 13
Gambar 2.6 Crossed Helical Gearbox 14
Gambar 2.7 Bevel Gearbox 15
Gambar 2.8 Worm Gearbox 16
Gambar 2.9 Planetary Gearbox 17
Gambar 2.10 Cyclo Gearbox 17
Gambar 2.11 Bagian-bagian dari rantai dan fungsinya 21
Gambar 2.12 Sensor Vehicle Loop Detector 22
Gambar 2.13 Jenis-jenis mikrokontroler 24
Gambar 2.14 Spesifikasi baterai LC-P1265NA 26
Gambar 2.15 Limit Switch 27
Gambar 3.1 Parameter Desain 29
Gambar 3.2 Diagram alir tahapan pengambilan data oleh data akusisi 31
Gambar 3.3 Tampilan Solidworks 33
Gambar 3.4 Tampilan Microsoft Excel 34
Gambar 3.5 Tampilan data akusisi arduino 34
Gambar 3. 6 Tampilan Program Data Akusisi 35
Gambar 3.7 Tampilan Igor Pro 36
Gambar 3.8 Motor DC 24v,250W,2750rpm 37
Gambar 3.9 Gearbox type 40 38
Gambar 3.10 Sprocket 60 tooth 43
Gambar 3.11 Sprocket 45 tooth 43
Gambar 3.12 Sprocket 30 tooth 44
Gambar 3.13 Rantai RS 35-1R 44
Gambar 3.14 Desain sistem mekanik palang parkir 45
Gambar 3.15 Diagram alir penelitian 46
Gambar 4.1 Grafik Konsumsi daya (W) 1 detik 47
Gambar 4.2 Konsumsi daya dengan waktu1,5 detik/90o 48
Gambar 4.3 Konsumsi daya dengan 2 detik/90o 49
Gambar 4.4 Diagram rangkuman konsumsi daya yang digunakan
oleh masing-masing waktu 49
DAFTAR LAMPIRAN
1. Diagram Pohon Penelitian 58
DAFTAR NOTASI
P = Daya Motor Listrik (Watt) T = Torsi motor listrik (Nm) n = Putaran motor listrik (rpm)
θ =
perubahan perpindahan sudutω =
waktu sudut𝑡 =
satuan waktuBAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Parkir adalah keadaan tidak bergerak suatu kendaraan yang bersifat sementara karena ditinggalkan oleh pengemudinya. Secara hukum dilarang untuk parkir di tengah jalan raya, namun parkir di sisi jalan umumnya diperbolehkan. Fasilitas parkir dibangun bersama-sama dengan kebanyakan gedung, untuk memfasilitasi kendaraan pemakai gedung. Termasuk dalam pengertian parkir adalah setiap kendaraan yang berhenti pada tempat-tempat tertentu baik yang dinyatakan dengan rambu lalu lintas ataupun tidak, serta tidak semata-mata untuk kepentingan menaikkan dan menurunkan orang atau barang.
Perkembangan pesat teknologi memberikan pengaruh pada area parkir yang menjadi salah satu kebutuhan untuk pengemudi kendaraan bermotor. Pada umumnya, area parkir dibutuhkan pada daerah perkantoran, pusat perbelanjaan dan tempat hiburan. Khusus untuk perkantoran, sering kali tidak adanya sistem pembayaran, sehingga proses masuk dan keluar dapat menghemat waktu. Metode yang konvensional menjadikan pengemudi kendaraan mengeluh akan terjadinya macet.
Karena metode ini masih menggunakan tiket atau identitas pengenal [1].
Boom gate atau juga dikenal sebagai barrier gate merupakan suatu akses atau alat yang digunakan sebagai pembatas keluar masuknya kendaraan dalam sebuah area perparkiran. Alat ini banyak digunakan untuk manajemen daerah perparkiran seperti yang ada di mall, supermarket, bandara udara ataupun gedung -gedung perkantoran. Palang parkir merupakan alat yang memiliki fungsi sebagai palang otomatis yang biasanya digunakan di area parkir, gerbang gedung-gedung perkantoran, gedung pemerintahan, kantor kepolisian, hotel, jalan tol, dan tempat umum lainnya. Boom gate dapat juga dikatakan sebagai palang parkir berupa batang yang diputar untuk memalang atau menghalangi kendaraan atau pejalan kaki menggunakan sistem kontrol. Palang parkir ini biasanya berputar secara vertikal yang pada saat dibuka, palang tampak tegak. Palang parkir umumnya diberi bandul untuk menjaga keseimbangannya.
Daerah perkotaan dengan kepadatan penduduk dan tingkat ekonomi yang tinggi mengakibatkan tingkat kepemilikan kendaraan pribadi yang tinggi pula.
Apabila kondisi ini didukung dengan kebijakan pemerintah dalam manajemen lalu lintas yang tidak membatasi penggunaan sepeda motor pribadi, maka akan mendukung pelaku pergerakan untuk selalu menggunakan kendaraan pribadi. Hal ini akan menimbulkan kebutuhan lahan parkir yang besar pada zona tarikan sebagai contoh pada daerah pusat bisnis.
Sistem parkir yang ada pada saat ini pada umumnya menggunakan boom gate atau palang parkir otomatis. Boom gate ini dikontrol melalui putaran motor yang dikendalikan oleh push button, yang akan berhenti putaran motornya setelah gate tersebut menyentuh Limit Switch. Boom gate akan dilengkapi oleh komponen yang berperan sebagai tujuan kegunaan dari boom gate tersebut yaitu palang (portal).
Palang berfungsi sebagai akses pembuka dan penutup jalur keluar dan masuknya sebuah kendaraan dalam area parkir tersebut.
Pada umumnya sistem palang parkir yang saat ini digunakan terkhusus di wilayah sumatera masih menggunakan sistem penggerak motor AC dan ada juga yang menggunakan sistem penggerak hidrolik. Sistem penggerak ini masih menggunakan daya listrik dari PLN. Penelitian ini berfokus pada studi tentang sistem alternatif dengan menggunakan motor DC dan Gearbox untuk pembuatan sistem palang parkir dengan membandingkan beberapa variasi waktu operasi palang parkir dengan konsumsi daya listriknya.
Pada penelitian ini dibutuhkan juga survei terhadap tiga variasi ukuran gear yang ada di pasaran sehingga peneliti dapat memperhitungkan ukuran gear yang cocok untuk tiga variasi waktu operasi palang parkir tersebut. Untuk mengetahui konsumsi daya listrik itu sendiri, pada penelitian ini dilakukan pengukuran daya menggunakan data akusisi. Setelah hasil simulasi didapatkan, dengan membandingkan nilai daya minimum yang dapat diterima oleh motor sehingga didapat waktu yang manakah yang paling hemat daya untuk digunakan sebagai sistem mekanik pengganti pneumatic pada palang parkir.
1.2 Peta Jalan Penelitian
Dibawah ini merupakan peta jalan penelitian sistem mekanik yang telah dilakukan di Pusat Riset Impact and Fracture (IFRC) dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir.
Bustami Syam, MSME. Adapun peta jalan penelitian yang telah dilakukan di IFRC mengenai sistem mekanik dapat dilihat pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Peta jalan Penelitian
1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan Umum
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi waktu operasi palang parkir terhadap arus listrik yang digunakan motor pada palang parkir.
1.3.2 Tujuan Khusus
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah:
1. Mengetahui rentang fluktuasi ampere, voltase, dan watt yang digunakan saat palang parkir beroperasi.
2. Untuk membandingkan pengaruh waktu palang parkir mana yang paling hemat arus listrik (watt) di antara 3 variasi waktu operasi palang parkir yaitu 1 detik, 1,5 detik, dan 2 detik.
PENGEMBANGAN SISTEM MEKANIK Program
Konsumsi daya Sub Program
Boom gate Sub Program
Rancang Bangun Sistem Mekanik Portal Parkir Otomatis dengan Penggerak Motor DC Oleh Rijoi Sinaga
(Sumber dana mandiri)
Analisa Pengaruh Variasi Waktu Pengoperasian Palang Parkir dengan
Konsumsi Daya Listrik pada Motor Oleh Filbert Sihombing
(Sumber dana mandiri)
2021
1.4 Batasan Masalah
Pada penulisan laporan ini dilakukan pembatasan masalah dengan tujuan untuk mempersempit ruang lingkup permasalahan yang akan dikaji lebih lanjut.
Pembatasan masalah tersebut antara lain:
1. Sistem penggerak didasari oleh waktu waktu buka atau tutup palang yang ditentukan sebanyak 3 variasi yaitu 1 detik, 1,5 detik dan 2 detik.
2. Pengujian dilakukan sebanyak 6 kali operasi untuk setiap waktu buka tutup palang.
3. Tidak menjelaskan mengenai sistem kontrol.
4. Sistem penggerak menggunakan dinamo DC 24 V,250 W, 2750 rpm.
5. Hanya menjelaskan tentang konsumsi daya motor saat beroperasi.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Secara aspek akademi, penelitian ini berhubungan dengan mata kuliah Desain Elemen Mesin, Teknik Tenaga listrik, sehingga dengan dilakukannya penelitian ini dapat menambah wawasan serta mengembangkan pola pikir tentang desain dan produksi terhadap penghematan daya.
2. Dari sisi akademis memberikan sumbangan data untuk penelitian selanjutnya.
3. Penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan untuk penelitian palang parkir generasi selanjutnya.
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan pada tugas akhir ini dibagi dalam 5 bab, antara lain:
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini memberikan gambaran menyeluruh mengenai tugas akhir yang meliputi pembahasan tentang latar belakang, rumusan masalah, tujuan, batasan masalah, manfaat, dan sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan uraian dari teori-teori dan referensi yang berkaitan dengan pokok permasalahan serta metode pendekatan yang digunakan untuk menganalisa persoalan.
BAB 3 METODE PENELITIAN
Berisikan metode pengujian dan juga spesifikasi gear yang dijadikan studi kasus.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisikan penyajian hasil data analisis yang diperoleh dari pengujian dan penelitian.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan jawaban dari tujuan penelitian.
DAFTAR PUSTAKA
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sejarah Palang Parkir
Konsep meteran parkir diciptakan seorang pengacara dan penerbit bernama Carl Magee. Meteran parkir pertama di dunia dipasang di Oklahoma City, Oklahoma, pada tahun 1935. Produksi besar-besaran meteran parkir model mekanis dimulai sejak tahun 1936 hingga diganti dengan model digital di pertengahan tahun 1980. Model meteran parkir yang pertama merupakan mesin penerima uang logam yang ditambah tuas pemutar untuk menjalankan alat, panah penunjuk, dan tanda yang menunjukkan habisnya waktu parkir.
Model awal meteran parkir bertahan lebih dari 40 tahun, hanya dengan sedikit perubahan pada rancangan bagian luar. Variasi meteran parkir yang ada, di antaranya adalah meteran parkir berkepala dua, pemakaian bahan logam yang baru, dan teknik produksi.
Di pertengahan tahun 1980-an, versi digital meteran parkir yang menggunakan komponen elektronik mulai dibuat. Meteran parkir model baru menggunakan papan ketik untuk angka dan layar. Meteran model digital juga memungkinkan berbagai tarif parkir menurut jam dan hari diprogram ke dalam EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), serta pembayaran dengan lebih dari satu keping uang logam secara bersama-sama.
2.1.1 Pengertian Sistem Parkir
Parkir adalah keadaan tidak bergerak suatu kendaraan yang bersifat sementara karena ditinggalkan oleh pengemudinya. Secara hukum dilarang untuk parkir di tengah jalan raya; namun parkir di sisi jalan umumnya diperbolehkan.
Fasilitas parkir dibangun bersama-sama dengan kebanyakan gedung, untuk memfasilitasi kendaraan pemakai gedung. Termasuk dalam pengertian parkir adalah setiap kendaraan yang berhenti pada tempat-tempat tertentu baik yang dinyatakan dengan rambu lalu lintas ataupun tidak, serta tidak semata-mata untuk kepentingan menaikkan atau menurunkan orang atau barang.
Parkir sejajar dimana parkir diatur dalam sebuah baris, dengan bumper depan mobil menghadap salah satu bumper belakang yang berdekatan. Parkir dilakukan sejajar dengan tepi jalan, baik di sisi kiri jalan atau sisi kanan atau kedua sisi bila hal itu memungkinkan, Parkir paralel adalah cara paling umum dilakasanakan untuk parkir mobil di pinggir jalan. Cara ini juga digunakan di pelataran parkir ataupun gedung parkir khususnya untuk mengisi ruang parkir yang parkir serong tidak memungkinkan.
Dengan cara ini mobil diparkir tegak lurus, berdampingan, menghadap tegak lurus ke lorong, trotoar, atau dinding. Jenis mobil ini parkir lebih terukur dari pada parkir paralel dan karena itu biasanya digunakan di tempat di pelataran parkir parkir atau gedung parkir. Sering kali, di tempat parkir mobil menggunakan parkir tegak lurus, dua baris tempat parkir dapat diatur berhadapan depan dengan depan, dengan atau tanpa gang di antara keduanya. Bisa juga parkir tegak lurus dilakukan dipinggir jalan sepanjang jalan dimana parkir ditempatkan cukup lebar untuk kendaraan keluar atau masuk ke ruang parkir.
Salah satu cara parkir yang banyak digunakan di pinggir jalan ataupun di pelataran maupun gedung parkir adalah parkir serong yang memudahkan kendaraan masuk ataupun keluar dari ruang parkir. Pada pelataran ataupun gedung parkir yang luas, diperlukan gang yang lebih sempit bila dibandingkan dengan parkir tegak lurus[2].
2.2 Sistem Mekanik Palang Parkir 2.2.1 Motor DC
Motor DC termasuk jenis motor listrik yang merupakan perangkat elektromagnetis mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor DC disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan rotor dalam medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus berbalik arah dengan kumparan rotor yang berputar dalam medan magnet. Bentuk rotor paling sederhana
memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub medan permanen. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.1 di bawah ini.
Gambar 2.1 Mekanisme motor dc sederhana
Tegangan DC dari baterai menuju lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dan segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet [9].
Prinsip Kerja
Jika arus melewati suatu konduktor, maka akan timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.2 di bawah ini.
Gambar 2.2 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor Aturan genggaman tangan kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan, jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari akan menunjukkan arah garis fluks.
Jika konduktor diletakkan di antara kutub utara dan selatan yang kuat medan magnet
konduktor akan berinteraksi dengan medan magnet kutub. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.3 di bawah ini.
Gambar 2.3 Reaksi garis fluks
Lingkaran bertanda A dan B pada gambar 2.3, merupakan ujung konduktor yang dilengkungkan looped conductor. Arus yang mengalir masuk melalui ujung A dan keluar melalui ujung B. Medan konduktor A yang searah dengan jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor. Konduktor akan berusaha bergerak ke atas untuk keluar dari medan magnet yang kuat ini. Medan magnet B yang berlawanan arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan medan yang kuat di atas konduktor.
Konduktor akan berusaha untuk bergerak turun agar keluar dari medan yang kuat tersebut. Gaya-gaya tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah jarum jam [2].
Motor DC memiliki beberapa komponen utama yaitu:
1. Kutub medan magnet Secara sederhana bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki dua kutub medan yaitu (kutub utara dan selatan) yang stasioner dan kumparan motor DC yang menggerakkan bearing pada ruang diantara kutub medan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kedua kutub. Untuk Motor yang lebih besar atau lebih kompleks terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
2. Kumparan Motor DC Apabila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Kumparan motor DC yang bebentuk silinder, dihubungkan ke poros penggerak untuk menggerakkan beban. Untuk Motor
DC berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya akan berbalik untuk merubah kutub utara dan selatan kumparan motor DC.
3. Komutator Motor DC Komponen utama dalam motor DC ini adalah memiliki kegunaan untuk membalikkan arah arus listrik dalam kumparan motor DC.
Komutator juga membantu dalam transmisi arus antara komponen motor DC dan sumber daya.
4. Kelebihan Motor DC Keuntungan utama motor DC adalah dalam hal pengendalian waktu motor DC tersebut, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur tegangan kumparan motor DC, meningkatkan tegangan kumparan motor DC akan meningkatkan waktu Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan waktu. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berwaktu rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya.
Motor listrik DC adalah jenis motor yang menggunakan tegangan dengan arus searah atau arus DC. Biasanya motor jenis ini memiliki ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan motor AC. Motor listrik DC dibedakan menjadi dua macam, yakni motor sumber daya terpisah atau separately excited, dan motor sumber daya sendiri atau self excited.
(a) Motor sumber daya terpisah, adalah jenis motor DC yang sumber arus medannya disuplai dari sumber yang terpisah. Oleh sebab itu motor jenis ini disebut juga dengan motor separately excited.
(b) Motor Sumber Daya Sendiri (Self Excited), sendiri adalah jenis motor DC yang sumber arus medannya disuplai dari sumber yang sama dengan kumparan motor listrik [7].
Rumus menghitung daya motor listrik:
P = T ˟ 2πn
60 (2.1) Dengan:
P = Daya Motor Listrik (Watt) T = Torsi motor listrik (Nm) n = Putaran motor listrik (rpm) 2.2.2 Waktu linear dan waktu sudut
Jika waktu yang dibutuhkan untuk menempuh lintasan satu lingkaran adalah t dan menempuh jarak sejauh 2πr maka kelajuan benda untuk mengelilingi lintasan dinyatakan dalam V = s/t, inilah yang dinyatakan sebagai waktu linier. Sedangkan waktu sudut dinotasikan dengan ω merupakan perubahan perpindahan sudut per satuan waktu. Untuk menyatakan waktu sudut sering dinyatakan dalam radian.
Sebagai contoh radian per detik (rps) atau radian per menit (rpm).
ω =
besar sudut (radian)waktu yang diperlukan (2.2) Secara umum hubungan waktu linear (V) dan waktu sudut (ω) dapat dinyatakan sebagai berikut:
ω =
θ𝑡
=
2π𝑡
(2.3) 2.2.3 Gearbox
Gearbox dalam hal penggunaannya banyak terdapat pada bidang kebutuhan industry atau permesinan. Dalam beberapa unit mesin memiliki sistem pemindah tenaga yaitu Gearbox yang berfungsi untuk menyalurkan tenaga atau daya mesin ke salah satu bagian mesin lainnya, sehingga unit tersebut dapat bergerak menghasilkan sebuah pergerakan baik putaran maupun pergeseran [2]. Gearbox merupakan suatu alat khusus yang diperlukan untuk menyesuaikan daya atau torsi (momen/daya) dari motor yang berputar, dan Gearbox juga adalah alat pengubah daya dari motor yang berputar menjadi tenaga yang lebih besar. Gearbox atau transmisi adalah salah satu
komponen utama motor yang disebut sebagai sistem pemindah tenaga, transmisi berfungsi untuk memindahkan dan mengubah tenaga dari motor yang berputar, yang digunakan untuk memutar spindel mesin maupun melakukan gerakan feeding.
Transmisi juga berfungsi untuk mengatur waktu gerak dan torsi serta berbalik putaran, sehingga dapat bergerak maju dan mundur[11].
Transmisi manual atau lebih dikenal dengan sebutan Gearbox, mempunyai beberapa fungsi:
1. Merubah momen puntir yang akan diteruskan ke spindel mesin.
2. Menyediakan rasio gigi yang sesuai dengan beban mesin.
3. Menghasilkan putaran mesin tanpa selip Prinsip Kerja
Putaran dari motor diteruskan ke input shaft (poros input) melalui hubungan antara clutch/ kopling, kemudian putaran diteruskan ke main shaft (poros utama), torsi/ momen yang ada di mainshaft diteruskan ke spindel mesin, karena adanya perbedaan rasio dan bentuk dari gigi-gigi tersebut sehingga rpm atau putaran spindel yang dikeluarkan berbeda, tergantung dari rpm yang diinginkan.
Jenis-Jenis Gearbox 1. Spur Gearbox
Spur Gearbox adalah roda gigi yang paling banyak digunakan pada transmisi motor. Coba perhatikan bentuk giginya adalah berbentuk lurus. Transmisi motor terdiri dari berbagai ukuran spur gear yang dirangkai dengan konfigurasi tertentu yang ditempatkan pada mainshaft dan countershaft. Pada gambar 2.4 ditunjukan gambar Spur Gearbox.
Gambar 2.4 Spur gearbox Keistimewaan:
a. Poros parallel
b. Waktu dan beban tinggi c. Efisiensi tinggi (98%)
Aplikasi: Cocok untuk semua tipe pengangkut dengan rasio waktu yang besar.
2. Helical Gearbox
Helical Gearbox adalah roda gigi yang bentuk giginya miring 15-30 derajat.
Biasa digunakan untuk waktu >3500 RPM. Pada gambar 2.5 ditunjukan gambar Helical gearbox.
Gambar 2.5 Helical gearbox
Keistimewaan:
a. Poros parallel
b. Waktu dan beban sangat tinggi
c. Efisiensi sedikit dibawah Spur Gearbox (96 – 98%) Aplikasi: Cocok untuk waktu dan beban tinggi.
3. Crossed Helical Gearbox
Pada gambar 2.6 memperlihatkan gambar crossed helical Gearbox
Gambar 2.6 Crossed Helical Gearbox Keistimewaan:
a. Poros miring b. Waktu tinggi c. Beban tinggi Aplikasi:
a. Untuk daya luncur rendah b. Beban tekanan tinggi
c. Digunakan pada roda gigi planetary untuk menghasilkan rasio reduksi besar d. Tidak cocok untuk hubungan yang presisi karena keterbatasan desain.
4. Bevel Gearbox
Bevel Gearbox adalah roda gigi yang dapat memindahkan tenaga dari dua buah poros yang tidak sejajar, seperti vertikal dan horizontal. Pada gambar 2.7 memperlihatkan gambar bevel Gearbox.
Gambar 2.7 Bevel Gearbox
Keistimewaan:
a. Poros tegak lurus b. Waktu tinggi c. Beban tinggi Aplikasi:
a. Cocok untuk rasio 1:1 b. Untuk rasio waktu tinggi
c. Cocok untuk sudut siku-siku, khusus rasio rendah
d. Tidak untuk presisi tinggi karena bentuk roda gigi yang rumit.
5. Worm Gearbox
Worm Gearbox dapat digunakan untuk mengurangi putaran input. Pada gambar 2.8 memperlihatkan gambar worm Gearbox.
Gambar 2.8 Worm Gearbox Keistimewaan:
a. Poros miring siku-siku b. Rasio waktu tinggi c. Waktu dan Beban tinggi d. Efisiensi tinggi
Aplikasi: a. Cocok untuk rasio waktu tinggi dengan sudut tertentu b. Cocok untuk presisi tinggi tetapi terbatas
c. Cocok untuk kepresisian umum
d. Sangat tepat untuk kombinasi rasio waktu tinggi dan penggerak sudut siku.
6. Planetary Gearbox
Planetary gear merupakan system gear yang terdiri dari gear output dan planet gear. Planetary gear set memberikan efek peningkatan waktu, pengurangan waktu, perubahan arah, netral, dan penggerak langsung. Planetary gear set juga dapat memberikan variasi waktu pada tiap tingkatan operasi, dengan pengecualian
netral dan penggerak langsung. Pada gambar 2.9 memperlihatkan gambar planetary Gearbox.
Gambar 2.9 Planetary Gearbox 7. Cyclo Gearbox
Cyclo Gearbox adalah salah satu bentuk variasi dari planetary gear, dimana Gearbox ini bekerja berdasarkan prinsip cyclodial untuk mencapai rasio reduksi yang tinggi tanpa mengorbankan efisensi dan kekompakannya (kepraktisannya). Efisiensi yang tinggi ini diperoleh dengan meminimalkan gesekan antara roller shaft dan disknya dan selain itu juga dapat menahan beban kejut hingga 500% dari nilai torsinya. Pada gambar 2.10 memperlihatkan gambar cyclo Gearbox.
Gambar 2.10 Cyclo Gearbox
2.2.4 Torsi
Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja, jadi torsi adalah suatu energi. Besaran torsi adalah besaran turunan yang biasa digunakan untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada porosnya.
Adapun perumusan dari torsi adalah sebagai berikut. Apabila suatu benda berputar dan mempunyai besar gaya sentrifugal sebesar F, benda berputar pada porosnya dengan jari-jari sebesar b, dengan data tersebut torsinya adalah:
T = F × l (N. m) (2.4)
Dan untuk mencari gaya (F) dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan dibawah ini
F = m × g (2.5) dimana:
T = Torsi benda berputar (N.m)
F = adalah gaya sentrifugal dari benda yang berputar (N) l = adalah jarak benda ke pusat rotasi (m)
m = massa (kg) g = Gravitasi (m/𝑠2)
Karena adanya torsi inilah yang menyebabkan benda berputar terhadap porosnya, dan benda akan berhenti apabila ada usaha melawan torsi dengan besar sama dengan arah yang berlawan. Dari definisi disebutkan bahwa perkalian antara gaya dengan jaraknnya adalah sebuah torsi, dengan definisi tersebut torsi pada poros dapat diketahui dengan rumus:
T = w × d (Nm) (2.6) Dimana:
T = adalah torsi mesin (Nm) w = Gaya Berat (N)
d= adalah jarak pembebanan dengan pusat perputaran (m)
Dari perhitungan torsi diatas dapat diketahui jumlah energi yang dihasilkan mesin pada poros. Jumlah energi yang dihasilkan mesin setiap waktunya adalah yang disebut dengan daya mesin. Kalau energi yang diukur pada poros mesin dayanya disebut daya poros [10].
2.2.5 Sprocket
Sprocket merupakan bahasa yang biasa digunakan di dalam dunia pabrik industri. Sprocket itu sendiri berfungsi sebagai berikut:
1. Sebagai media untuk meneruskan putaran dari shaft motor penggerak ke benda kerja yang akan digerakkan melalui chain atau rantai.
2. Sebagai media untuk memindahkan putaran motor penggerak ke benda kerja atau komponen mesin yang lain.
Bagian-bagian sprocket 1. Gigi Sprocket.
Gigi sprocket merupakan bagian yang terikat atau mengikat rantai atau chain sehingga putaran motor penggerak bisa diteruskan ke komponen mesin atau benda kerja yang lainnya. Gigi sprocket ini berbentuk lancip atau runcing yang di mana bentuk ujung gigi sprocket tersebut menyesuaikan dengan lubang pada chain atau rantai sehingga antara gigi sprocket dengan chain atau rantai bisa saling mengikat atau menggigit pada saat berputar.
Besar dan jumlah gigi sprocket bervariasi tergantung tipe dan ukuran sprocket itu sendiri, karena kebutuhan rasio putaran mesin berbeda - beda. Sehingga jumlah gigi pada sprocket sangat mempengaruhi rasio hasil putar yang akan dihasilkan oleh putaran motor penggerak. Besar dan jumlah gigi sprocket biasanya tertera pada body sprocket, seperti contoh sebagai berikut:
1. RS 30×15 ini berarti bahwa sprocket tersebut mempunyai jumlah gigi sprocket sebanyak 15 dan sprocket tersebut digunakan pada chain ukuran 30.
2. RS 40×25 ini berarti bahwa sprocket tersebut mempunyai jumlah gigi sprocket sebanyak 25 dan sprocket tersebut digunakan pada chain atau rantai ukuran 40.
3. RS 100×35 ini berarti bahwa sprocket tersebut mempunyai jumlah gigi sprocket sebanyak 35 dan sprocket tersebut digunakan untuk chain atau rantai ukuran 100. Dan seterusnya.
2. Shaft Sprocket
Shaft Sprocket merupakan batang sprocket yang mempunyai fungsi sebagai media yang akan dilubangi untuk masuk ke shaft motor penggerak atau shaft komponen mesin lainnya seperti shaft roll. Diameter lubang yang dibuat pada shaft sprocket harus benar-benar presisi, karena agar tidak terjadi kelonggaran pada saat pemasangan sprocket pada shaft motor penggerak maupun shaft roll. Untuk menghasilkan ukuran diameter shaft sprocket yang benar - benar presisi, maka gunakanlah alat ukur workshop seperti mikrometer dalam atau juga bisa menggunakan alat ukur jangka sorong.
3. Ulir Lock Baut Tanam.
Ulir Lock Baut Tanam merupakan lubang yang berulir yang mempunyai fungsi sebagai dudukan baut tanam sebagai lock atau kunci pada sprocket. Pada satu sprocket mempunyai 2 titik ulir untuk dudukan baut tanam sebagai lock sprocket yang dipasang pada area keyway dan satu titik lagi pada shaft sprocket pada sisi lainnya. Sedangkan baut tanam lock tersebut mempunyai fungsi sebagai lock atau kunci agar sprocket dan keyway tidak kendor dan lepas dari shaft motor penggerak atau shaft roll.
Ukuran besar kecilnya ulir untuk baut tanam lock tergantung besarnya ukuran sprocket dan keyway, seperti contoh sebagai berikut:
1. Baut tanam M6, ini berarti untuk baut lock pada keyway yang mempunyai ukuran lebar keyway diatas 6 mm.
2. Baut tanam M8, ini berarti untuk baut lock pada keyway yang mempunyai ukuran lebar keyway diatas 8 mm.
3. Baut tanam M10, ini berarti untuk baut lock pada keyway yang mempunyai ukuran lebar keyway diatas 10 mm. Dan seterusnya.
2.2.6 Rantai
Rantai adalah salah satu komponen penting dalam sepeda motor, rantai alat yang cukup efisien yang berfungsi untuk mentransfer daya antara poros pararel.
ukuran rantai sangat bervariasi, sehingga dapat digunakan untuk mentransfer daya yang ukurannya besar atau kecil. Rantai juga dapat digunakan untuk menggerakan
dua buah sprocket yang memiliki jarak cukup jauh. Rantai juga digunakan untuk menurunkan waktu yang relatif sangat besar. Rantai mengait pada gigi sprocket dan meneruskan daya tanpa slip sehingga menjamin perbandingan putaran yang tetap.
Tanpa adanya rantai dan gigi sprocket maka roda belakang tidak akan dapat berfungsi sebagai penggerak kendaraan [4]. Pada gambar 2.11 memperlihatkan Bagian-bagian dari rantai dan fungsinya.
Gambar 2.11 Bagian-bagian dari rantai dan fungsinya
Rantai roda tersusun dari beberapa mata rantai, setiap mata rantai roda terdiri dari beberapa bagian. Berikut ini bagian-bagian pada setiap mata rantai dan fungsinya:
1. Plat luar (outer sideplat), yang berfungsi sebagai penyambung antara pin, posisi nya ada di paling luar.
2. Plat dalam (inner sideplat), yang berfungsi juga sebagai penyambung antara pin, yang posisinya ada di dalam.
3. Pin yang berfungsi sebagai “as rodanya rantai”
4. Roller chain, fungsi dari roller chain bagian yang berhubungan langsung dengan gigi sproket.
5. Bus (bushing) berfungsi sebagai pelindung antara roller dengan pin, agar pin tidak langsung bergesekan dengan roller.
2.3 Sistem Sensor Loop Detector
Pada saat ini parkir sudah menjadi bagian penting bagi pengguna kendaraan baik roda dua atau roda empat. Pada setiap kantor atau perusahaan telah memiliki lahan parkir agar kendraaan bisa tertata dengan baik. Untuk sistem parkir saat ini ada yang sudah menggunakan sistem dan masih ada juga yang manual yang dikontrol lansung oleh manusia. Parkir yang telah menggunakan sistem pengotrolannya bisa menggunakan sensor untuk mengurangi kesalahan yang terjadi.
Saat ini sensor perannya sangat banyak membatu dalam setiap bidang pengontrolan. Dengan adanya sensor maka setiap kerja dari setiap alat bisa dikontrol secara langsung. Sensor sudah banyak digunakan pada setiap perangkat untuk dapat melakukan pengontrolan. Pada bidang robotika sensor sangat diperlukan sebagai alat indra pada robot tersebut. Pada palang parkir sensor bisa gunakan untuk mendeteksi kendaraan. Untuk mendeteksi kendaraan pada palang parkir sensor yang dapat digunakan antara lain sensor jarak, sensor cahaya dan sensor logam.
Pada parkiran telah banyak sensor yang dapat digunakan untuk mendeteksi kendaraan untuk menutup palang parkir. Salah satu sensor yang dapat digunakan pada palang parkir adalah sensor vehicle loop detector. Sensor tersebut dapat membaca material logam. Sehingga dapat membaca kendaraan setiap melewati dari sensor tersebut. Sensor tersebut berguna agar pada saat menutup tidak tertimpa palangnya. Pada gambar 2.12 memperlihatkan sensor vehicle loop detector.
Gambar 2.12 Sensor Vehicle Loop Detector
Loop Detector adalah perangkat khusus dirancang untuk mendeteksi logam yang terletak didalam air atau tanah. Ketika ditemukan, secara khusus dirancang untuk keperluan penyaringan atau keamanan dan untuk menemukan tambang. Ada
banyak industri yang menggunakan detektor logam seperti pengolahan makanan, tekstil, farmasi, bahan kimia, dan industri kemasan plastik. Hal ini penting untuk memeriksa makanan untuk reruntuhan logam untuk menghindari keracunan makanan. Di sisi lain, banyak yang menggunakan Loop Detector dalam berburu harta dan koin-koin kuno yang digerakkan secara elektronik.
Loop Detector juga disebut sebagai sejenis instrumen, yang digunakan untuk mendeteksi logam dengan bantuan induksi elektromagnetik. Ini membantu dalam mendeteksi ranjau darat, senjata seperti pisau atau senjata di bandara, dalam berburu harta karun atau dalam arkeologi. Hal ini juga dapat membantu dalam mendeteksi benda asing dalam makanan. industri Konstruksi menemukannya berguna dalam mendeteksi baja tulangan didalam beton, pipa, atau kabel di dinding dan lantai. Hal ini dapat mendeteksi setiap bagian elektrik dari logam konduktif.
Untuk tujuan keamanan Loop Detector sangat membantu. sebagian besar di bandara detector logam digunakan untuk membantu mendeteksi setiap barang berbahaya yang dibawa oleh penumpang yang dapat menyebabkan kerugian kepada orang lain, terutama senjata.
Umumnya, detektor logam bekerja pada prinsip dasar bahwa ketika melewati arus listrik melalui loop akan menghasilkan medan magnet. Salah satu bagian dasar dari detektor adalah sebuah osilator, maka akan menghasilkan arus bolak-balik.
medan magnet yang dihasilkan ketika melewati arus atau listrik bolak melalui kumparan pengiriman yang hadir dalam detektor logam. Jadi, jika benda logam atau konduktor hadir dekat kumparan, maka akan menghasilkan medan magnet saat objek lain diatasnya. Ada lagi kumparan dalam loop yang dapat ditemukan di detektor yang disebut kumparan penerima yang dapat mendeteksi perubahan medan magnet karena adanya suatu logam atau benda logam [5].
2.4 Mikrokontroler
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru.
Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara
masal (dalam jumlah banyak) membuat harganya menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Atmel sebagai salah satu vendor yang mengembangkan dan memasarkan produk mikroelektronika telah menjadi suatu teknologi standar bagi para desainer AVR (Alf and Vegard’s Risc Prosesor), para desainer sistem elektronika telah diberi suatu teknologi yang memiliki kapasiatas yang amat maju, tetapi dengan biaya ekonomis yang cukup minimal.
Mikrokontroler dapat didefinisikan sebagai sebuah sistem microprosesor dimana didalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan Peralatan lainnya yang sudah saling terhubung dan terorganisir dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai.
Mikrokontroler juga dapat didefinisikan sebagai sebuah chip terintegrasi yang biasanya menjadi bagian dari sebuah embedded sistem (sistem yang didesain untuk melakukan satu atau lebih fungsi khusus yang real time). Mikrokontroler terdiri dari CPU, Memory, I/O port dan timer seperti sebuah komputer standar, tetapi karena didesain hanya untuk menjalankan satu fungsi yang spesifik dalam mengatur sebuah sistem.
Dari beberapa definisi diatas dapat disimpulkan bahwa mikrokontroler adalah sebuah chip yang memiliki CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan peralatan lainnya yang memiliki kemampuan mengendalikan sistem- sistem secara otomatis dan berdiri sendiri. Oleh karena itulah mikrokontroler ini sangat praktis untuk digunakan dalam berbagai aplikasi karena menghemat ruang dan waktu dalam perakitan aplikasinya.
Pada gambar 2.13 memperlihatkan Jenis-jenis mikrokontroler.
Gambar 2.13 Jenis-jenis mikrokontroler
Mikrokontroler terdiri atas beberapa bagian yang saling terhubung sehingga mikrokontroler dapat melakukan tugas sesuai dengan program yang ada didalamnya.
Bagian-bagian penyusun mikrokontroler standar adalah:
a. Unit Memori
b. CPU (Central Processing Unit) c. Bus
d. Unit Input/Output
e. Pembangkit Clock Osilator f. Unit Timer/Counter
g. Komponen Tambahan h. Program
2.5 Sistem pada Baterai
Baterai adalah suatu proses kimia listrik, dimana pada saat pengisian energi listrik diubah menjadi kimia dan saat pengeluaran/discharge energi kimia diubah menjadi energi listrik. Baterai menghasilkan listrik melalui proses kimia. Baterai atau akumulator adalah sebuah sel listrik dimana didalamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (dapat berkebalikan) dengan efisiensinya yang tinggi.
Yang dimaksud dengan reaksi elektrokimia reversibel adalah di dalam baterai dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (proses pengosongan) dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia (proses pengisian) dengan cara proses regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai yaitu, dengan melewatkan arus listrik dalam arah polaritas yang berlawanan didalam sel. Pada gambar 2.14 memperlihatkan Spesifikasi baterai LC-P1265NA. Dan pada Tabel 2.1 dijelaskan tentang spesifikasi baterai LC-P1265NA.
Gambar 2.14 Spesifikasi baterai LC-P1265NA
Tabel 2.1 Spesifikasi baterai LC-P1265NA
Resistensi internal baterai lithium-ion mengacu pada resistansi arus yang melalui baterai, termasuk resistansi ohmik dan resistansi polarisasi. Resistensi ohmik meliputi material elektroda, elektrolit, tahanan separator dan tahanan kontak beberapa komponen. Resistensi polarisasi disebabkan selama reaksi elektrokimia; itu termasuk ketahanan polarisasi elektrokimia dan ketahanan polarisasi konsentrasi.
Ketika baterai mulai dikosongkan, penurunan tegangan transien disebabkan oleh resistansi ohmik baterai, bagian dari resistansi internal ini adalah resistansi DC.
Demikian pula, ketika baterai habis, tegangan transien naik. Tes daya baterai lebih memperhatikan resistansi DC. Perubahan tegangan yang disebabkan oleh hambatan ohmik terjadi dalam waktu yang sangat singkat, setelah itu efek polarisasi sel akan efektif; Oleh karena itu, pengukuran perubahan tegangan harus dilakukan dalam waktu yang sangat singkat (biasanya dalam 1-2 detik atau kurang), yang
Item Product specifications
Voltage 12 V
Capacity (W/cell@10MR) 0
Capacity (Ah@20HR) 65 Ah
Terminal M6 L
Length 350 mm
Height 175 mm
Total Height 175 mm
Width 166 mm
Capacity (W/cell@15MR) 0
mengharuskan sistem pengujian memiliki akurasi pengujian yang tinggi dan waktu respons yang lebih singkat. Uji resistansi DC biasanya memerlukan penerapan pulsa arus untuk mengisi dan melepaskan, pada saat yang sama menguji perubahan tegangan terminal baterai, kemudian dibagi dengan nilai arus yang sesuai, yang dapat memperoleh resistansi internal DC baterai.[6]
Rumusnya ditunjukkan sebagai berikut:
𝑅𝐷𝐶 = 𝑅𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒+ 𝑅𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒
2 (2.7) 2.5.1 Limit Switch
Limit Switch (saklar pembatas) adalah saklar atau perangkat elektromekanis yang mempunyai tuas aktuator sebagai pengubah posisi kontak terminal (dari Normally Open/NO ke Close atau sebaliknya dari Normally Close/NC ke Open).
Posisi kontak akan berubah ketika tuas aktuator tersebut terdorong atau tertekan oleh suatu objek. Sama halnya dengan saklar pada umumnya, Limit Switch juga hanya mempunyai 2 kondisi, yaitu menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik.
Dengan kata lain hanya mempunyai kondisi ON atau Off. Namun sistem kerja Limit Switch berbeda dengan saklar pada umumnya, jika pada saklar umumnya sistem kerjanya akan diatur/ dikontrol secara manual oleh manusia (baik diputar atau ditekan). Sedangkan Limit Switch dibuat dengan sistem kerja yang berbeda, Limit Switch dibuat dengan sistem kerja yang dikontrol oleh dorongan atau tekanan (kontak fisik) dari gerakan suatu objek pada aktuator, sistem kerja ini bertujuan untuk membatasi gerakan ataupun mengendalikan suatu objek/mesin tersebut, dengan cara memutuskan atau menghubungkan aliran listrik yang melalui terminal kontaknya. Pada gambar 2.15 memperlihatkan gambar Limit Switch.
Gambar 2.15 Limit Switch
Limit Switch mempunyai beberapa jenis atau tipe aktuator yang disesuaikan dengan kebutuhan pengoperasiannya di lapangan Limit Switch biasa digunakan pada aplikasi seperti:
1. Pintu gerbang otomatis, dimana Limit Switch berguna untuk mematikan motor listrik sebelum pintu gerbang itu menabrak pagar pembatas saat membuka atau menutup.
2. Pada pintu panel listrik sebagai saklar otomatis apabila pintu panel dibuka maka lampu akan nyala untuk penerangan (seperti pada kulkas).
3. Pada hoist sebagai pembatas pengangkatan barang.
4. Pada tutup/cover mesin sebagai safety apabila cover dibuka maka mesin akan mati.
5. Pada sistem transfer seperti pada trolly dan conveyor sebagai pembatas maju dan mundurnya (forward reverse).
6. Pada sistem kontrol mesin sebagai sensor untuk mengetahui posisi up/down. Dan sebagainya [8].
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Parameter Desain
Dalam perancangan mesin sebagai parameter yang berpengaruh terhadap kualitas hasil rancangan adalah merupakan parameter utama untuk menentukan daya listrik yang paling hemat. Pertimbangan yang menyeluruh terhadap parameter tersebut harus dilakukan untuk menjamin perancangan memenuhi fungsi dengan kualitas yang diinginkan. Dalam penelitian ini, parameter desain yang digunakan diperlihatkan pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Parameter Desain Pengujian dan
Perbandingan Konsumsi Daya Variabel Terikat : 1. Konsumsi Daya
Parameter Output:
Data Konsumsi Daya yang Paling Hemat
Variabel Bebas : 1.Waktu Operasi 1
Detik
2.Waktu Operasi 1,5 Detik
3.Waktu Operasi 2 Detik
Parameter Input:
Pengoperasian Palang Parkir
3.2 Set Up Pengujian Konsumsi Daya Motor
Adapun penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan konsumsi daya listrik dari sistem mekanisme boom gate dengan waktu waktu 1 detik, 1,5 detik, dan 2 detik. Berikut ini adalah tahapan pelaksanaan penelitian tersebut:
1. Ban depan sepeda motor yang memasuki daerah sensor yang sudah ditentukan.
2. Sensor Arduino uno membacanya materi logam pada ban.
3. Relay mengaktifkan Limit Switch dan motor boom gate bergerak mengangkat palang sejauh 90o ke atas dengan batas Limit Switch dinonaktifkan.
4. Selama motor bergerak, daya yang digunakan motor terbaca oleh data akusisi.
5. Kemudian Ketika ban belakang sepeda motor melewati daerah sensor yang sudah ditentukan, sensor membaca logam telah melewati daerah sensor.
6. Lalu Limit Switch aktif untuk mengaktifkan motor menutup palang sejauh 90o.
7. Selama motor bergerak, daya yang digunakan motor terbaca oleh data akusisi.
8. Point 1 sampai 7 dilakukan sebanyak 6 kali sepeda motor melewati boom gate.
9. Setelah point 1 sampai 7 dilakukan, maka sprocket diganti sesuai ukuran yang cocok untuk waktu yang sudah ditentukan.
10. Data yang didapat merupakan Ampere, voltase, dan Watt.
3.3 Prosedur Pengambilan Data Konsumsi Daya oleh Data Akusisi
Adapun penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan konsumsi daya listrik dari sistem mekanisme boom gate dengan variasi waktu 1 detik, 1,5 detik, dan 2 detik. Pada gambar 3.2 ditunjukan tahapan pengambilan data oleh data akusisi tersebut.
Gambar 3.2 Diagram alir tahapan pengambilan data oleh data akusisi Lakukan pengujian konsumsi
daya motor
Analisa data pengujian
Tidak
Ya Mulai
Set up posisi pengujian konsumsi daya
motor
Kalibrasi data akusisi sesuai dengan arduino ke dalam laptop
Save data terbaca pada program TeraTerm dan data diubah ke Ms. Excel
Kesimpulan Selesai
3.4 Tempat dan Waktu 3.4.1 Tempat
Proses kegiatan penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Impact Fracture Research Center (IFRC) Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun proses kegiatan yang dilakukan dalam penelitian ini diperlihatkan pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Kegiatan Penelitian
No Kegiatan Lokasi Penelitian
1. Desain sistem mekanik palang parkir
Laboratorium Impact Fracture Research Center (IFRC) 2. Proses pembuatan sistem
mekanik palang parkir
Laboratorium Impact Fracture Research Center (IFRC) 3. Pengujian konsumsi daya baterai Laboratorium Impact Fracture
Research Center (IFRC)
3.4.2 Waktu
Waktu pelaksanaan penelitian ini mulai dilaksanakan pada bulan Oktober 2020 hingga agustus 2021
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 °C
4. Range sensitivitas antara 66 – 185 mV/A
5. Memiliki resistansi sebesar 1.2 mΩ
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 ( 𝑙 ): 1,4 m
Maka, torsi dapat dihitung seperti dibawah ini.
F = m × g (3.1)
F = 2.51 × 9,8 F = 24.6 N
T = F × l (3.2)
T = 33,32 N × 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 × 2πn
60 (3.3)
250 = T ×2 × 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 × 1
60
