commit to user
i
SISTEM KELISTRIKAN PADA SEPEDA LISTRIK
PROYEK AKHIR
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar
Ahli Madya
Oleh :
AMIN RIYANTO NIM :I8109003
PROGRAM DIPLOMA III TEKNNIK MESIN PRODUKSI
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
commit to user
commit to user
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah Azzawajala yang telah memberi rahmat dan hidayahNya sehingga Proyek Akhir ini dapat diselesaikan dengan lancar tanpa ada suatu halangan yang berarti. Penyusunan laporan ini sebagai salah satu syarat kelulusan mata kuliah Tugas Akhir.
Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini tidak akan berjalan dengan lancar tanpa dukungan pihak – pihak yang membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini . Ucapan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof.Muhammad Nizam ST, MT, Ph.D selaku Pembimbing I dalam Tugas Akhir.
2. Bapak Eko Prasetya Budiana ST , MT , selaku Sekretaris Program Diploma III Teknik Mesin UNS dan Pembimbing II dalam Tugas Akhir . 3. Bapak Heru Sukanto ST , MT , selaku Ketua Program Diploma III Teknik
Mesin UNS.
4. Ayah serta ibu yang mendukung hingga sekarang baik moril maupun spiritual.
5. Sahabat satu kelompok yang solid dalam mengerjakan Tugas Akhir. 6. Teman – teman satu angkatan yang sering memberikan masukan yang
positif.
Laporan Tugas Akhir ini masih banyak kesalahan dan kekurangan, maka dari itu saran dan kritik yang dapat membangun laporan ini menjadi sempurna.Semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya.
Surakarta 16 Juni 2012
commit to user
v
ABSTRAK
Proyek ahkir ini berisi tentang desain dan pembuatan Sepeda Listrik, yang melatarbelakangi proyek akhir ini adalah kebutuhan bahan bakar minyak yang semakin meningkat sehingga menyebabkan beberapa kendala terhadap pemakaian bahan minyak, untuk itu salah satu cara mengatasi keterbatasan ketergantungan terhadap BBM adalah penggunaan kendaraan dengan energi listrik. Tujuan dari proyek akhir ini adalah terwujudnya kendaraan yang ramah lingkungan dan hemat bahan bakar. Salah satu solusi ialah menggunakan energi listrik sebagai sumber energi listrik pada alat – alat transportasi seperti mobil listrik, sepeda motor listrik, kereta listrik dan masih banyak lagi lainnya. Salah satu inovasi yaitu penggunaan sistem kelistrikan pada sepeda go wes.
Laporan proyek akhir membahas tentang cara kerja sepeda listrik, perancangan dan pembuatan sepeda listrik. Disamping itu laporan proyek akhir ini membahas lebih dalam khususnya pada sistem kelistrikan pada sepeda listrik. Hal itu didasarkan karena sistem kelistrikan mempunyai peran penting untuk kenyamanan dan keselamatan pengendara sepeda. Sepeda listrik menggunakan penggerak motor DC, baterai lithium, dan kontroler sebagai komponen utama.
Pada perhitungan mencari beban maksimum pengendara pada sepeda didapat 229,55 kg. Sepeda listrik dapat melaju dengan kecepatan maksimum 31,572 km/jam. Dan menempuh jarak maksimum dengan pegisian baterai penuh 30 km. Daya baterai 540 watt mampu menggerakkan motor listrik dengan aman yang daya dari motor 250 watt.Torsi dari motor listrik 7,24 Nm.
commit to user
vii
4.1.1 Alat dan Bahan ... 21
4.1.2 Langkah Pengerjaan ... 22
4.1.2.1 Pembuatan Rangka ... 22
4.1.2.2 Pembuatan Bracket ... 26
4.1.2.3 Pembuatan Rumah Bush ... 26
4.1.2.4 Pembuatan Kotak Baterai ... 27
4.2 Proses Pengecatan ... 28
4.3 Proses Perakitan ... 28
4.3.1 Komponen yang Dirakit ... 28
4.3.2 Langkah Perakitan ... 29
4.4 Estimasi Dana ... 30
BAB V PENUTUP ... 31
5.1 Kesimpulan ... 31
5. 2 Saran ... 31
DAFTAR PUSTAKA ... vii
LAMPIRAN ... viii
commit to user
viii
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2.1 Gambar Mekanisme Kerja ... 5
2. Gambar 2.2 Sebuah Motor DC ... 7
3. Gambar 2.3 Karakteristik Motor DC Shunt ... 9
4. Gambar 2.4. Karakteristik Motor Seri DC ... 10
5. Gambar 2.5 Karakteristik Motor Kompon DC ... 11
6. Gambar 3.1 Skema Alur Kelistrikan ... 14
7. Gambar 3.2 Electric City Bike ... 15
8. Gambar 3.3 Roda E- Kit ... 15
9. Gambar 3.4 Pengaruh Kecepatan pada Koefesien Hambatan Rolling... 18
10. Gambar 3.5 Baterai Lithium ... 19
11. Gambar 3.6 Kontroler ... 20
12. Gambar 4.1 Konstruksi Rangka ... 22
13. Gambar 4.2 Proses Pengepresan ... 23
14. Gambar 4.3 Proses Penggerindaan Pipa ... 24
15. Gambar 4.4 Proses Mengebor Dudukan Baterai ... 25
16. Gambar 4.5 Proses Pengelasan Rangka Depan ... 25
17. Gambar 4.6 Hasil Sepeda Listrik ... 30
commit to user BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Sepeda listrik mempunyai sistem kelistrikan yang berfungsi sebagai pengendali gerak ketika sepeda listrik melaju dan sebagai sumber penggerak sepeda listrik yang mentransfer daya dari sistem kelistrikan ke sistem transmisi. Sepeda listrik akan dapat bergerak melaju ketika beban yang kita berikan kepada motor listrik tidak melebihi beban maksimum yang mampu digerakkan motor listrik.
Sistem kelistrikan pada sepeda listrik perlu dirancang agar sepeda listrik tidak selip ketika berjalan dan dapat bekerja secara maksimal. Pada sistem kelistrikan sepeda listrik terdapat bagian – bagian yang sangat penting yang perlu dirancang selain motor listrik, yang mana bagian tersebut saling berhubungan. Bagian utama pada sistem kelistrikan selain motor listrik yaitu baterai dan kontroler.
Baterai pada sepeda listrik dayanya harus lebih besar dari motor listrik yang digunakan sehingga dapat dicapai kecepatan maksimal sesuai yang diinginkan. Kontroler pengatur arus yang masuk dari baterai ke motor listrik, yang mana arus yang masuk tidak melebihi kapasitas dari kontroler itu sendiri.
1.2 Rumusan Masalah
Pada sistem kelistrikan sepeda listrik motor listrik dapat menggerakkan beban tidak melebihi beban maksimum motor listrik. Maka beban total antara pengendara dan beban keseluruhan bagian – bagian sepeda listrik tidak melebihi beban maksimum yang mampu digerakkan oleh motor listrik.
Baterai yang digunakan mempunyai daya yang mampu menggerakkan motor listrik dengan beban maksimal dari berat total pengendara dan berat total sepeda listrik. Ketika sepeda listrik melintasi medan tanjakan dengan daya motor dan baterai yang sesuai akan terasa nyaman saat berkendara.
Pengoperasian sistem kelistrikan yang mudah akan membuat sepeda listrik dapat dengan cepat diterima di hati masyarakat.
commit to user 1. 3 Batasan Masalah
Dalam perancangan dan pembuatan Sepeda Listrik setiap bagian dari sepeda mempunyai fungsi yang sangat penting pada posisinya masing -masing. Dalam laporan proyek akhir ini mengkhususkan pembahasan pada bagian sistem kelistrikan pada sepeda listrik.
1.4 Tujuan dan Manfaat
1.4.1 Tujuan
Berdasarkan rumusan masalah yang ada maka tujuan dari proyek akhir ini adalah merancang sistem kelistrikan pada sepeda listrik agar sepeda listrik dapat bekerja maksimal sesuai daya motor listrik dan baterai serta arus kontroler yang digunakan.
1.4.2 Manfaat
Dengan merancang sistem kelistrikan pada sepeda listrik manfaat yang diperoleh yaitu :
1. Sepeda listrik lebih nyaman dengan daya yang sesuai. 2. Penggunaan baterai akan maksimal.
3. Pengendara tidak merasa capek karena tinggal menarik tuas gas seperti sepeda motor.
1.5 Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Waktu : Tanggal 25 Februari – 30 Juni 2012
commit to user BAB II
DASAR TEORI
Sepeda listrik adalah kendaraan tanpa bahan bakar minyak yang digerakkan oleh dinamo dan akumulator ataupun battery lithium. Seiring dengan mencuatnya masalah pemanasan global dan kelangkaan BBM maka kini produsen kendaraan berlomba-lomba menciptakan kendaraan hibrida, dan sepeda listrik termasuk salah satu di dalamnya. Sampai sekarang di Indonesia telah tersedia tipe dengan kecepatan 35 km/jam, dilengkapi rem cakram, lampu penerangan dekat dan jauh, lampu sein, lampu rem serta klakson.
2. Sistem Kelistrikan
Bagian – bagian utama dari kelistrikan sepeda listik yaitu : 2.1 Baterai Lithium
Baterai tidak bisa lepas dari kehidupan sehari-hari kita.Penggunan baterai
lithium ini diberbagai bidang bahkan hingga mobil hybrid membutuhkan sebuah
baterai sebagai sumber penggerak kerja mereka. Di antara segala jenis baterai yang dipakai oleh ponsel, salah satu baterai yang banyak dipakai adalah baterai
lithium-ion. Prinsip kerja baterai ini membuatnya memiliki daya yang tinggi serta bobot yang ringan yang memungkinkan kita untuk menggunakannya meskipun berkali-kali.
Baterai lithium-ion merupakan baterai yang tidak menggunakan bahan
cairan, baterai ini dikembangkan oleh seorang ilmuwan Jepang yaitu Yoshino
Akira. Akira memadukan karbon, polimer dan lithium sebagai anoda. Tahun 1991
adalah tahun di mana baterai lithium-ion diproduksi oleh Sony Corp dan Asahi Ka sei Corp secara masal. Semenjak itu baterai jenis ini terus menunjukkan perkembangannya secara pesat di pasaran sebagai sumber energi bagi ponsel dan
komputer. Bahkan mobil hybrid pun memerlukan baterai lithium-ion untuk
menghasilkan energi yang lebih tinggi, karena mobil hybrid memerlukan daya
yang tinggi pula. Selain memiliki daya energi yang tinggi, sebuah baterai juga harus memiliki keamanan. Tanpa penggunaan yang baik baterai dapat terbakar
dan menciderai pemiliknya ketika sedang digunakan. Teknologi baterai lithium
commit to user
mempercepat pemakaian tenaga alternatif listrik bagi kendaraan roda empat
maupun dua. Dengan teknologi baterai sistem SLA (sealed lead acid) bisa
dikurangi (lebih ringan) hingga setengahnya, tetapi kapasitas lebih tinggi.
Pengembangan teknologi baterai ini tentunya menguntungkan untuk sepeda yang bertenaga listrik. Seperti penerapan pada sepeda listrik kini sudah
mulai dipasarkan dengan memakai baterai lithium 36V. Penggunaan perangkat
baru itu bobotnya sepeda bisa berkurang hingga 1/2-nya.
Bobot sebelumnya baterai SLA mencapai 15 kg, kini dengan lithium beratnya
menurun menjadi sekitar 7 kg. Model paling baru Betrix "Sky" dengan baterai lithium kecepatannya pun bisa mencapai 35 km/jam di jalan datar.
Daya jelajah di rute datar kondisi lalu lintas tanpa stop and go bisa mencapai jarak sekitar 60 km dibandingkan baterai biasa yang hanya sekitar 40 km, sedangkan pada kondisi lalu lintas padat mencapai 40 km.Dengan sistem tenaga listrik kombinasi dengan tenaga pedal yang digerakkan pengendaranya pada tes yang dilakukan "Otokir ", menjadikan sepeda listrik amat efisien dan
hemat energi dalam transportasi. Sementara pemakaian pedal power (mengayuh
pedal) selain membantu hemat tenaga listrik pada rute menanjak atau jalan macet, juga bermanfaat bagi kebugaran tubuh.
Askelerasi sepeda listrik cukup cepat dan bertenaga, dengan 2 pilihan knob
PAD (power on dema nd) dan PAS (pedal a ssist system) pengendara bisa memilih kombinasi tenaga yang dikehendaki. Pada PAD, seperti mengendarai motor, dengan membuka tuas gas di grip setang, akan meluncur sesuai kecepatan yang dikehendaki menggunakan tenaga listrik.
commit to user
lithium-nya hingga 40%, namun dengan dibantu pedal tenaga kita, energi listrik yang dikonsumsi bisa berkurang menjadi setengahnya.
Pengisian ulang listriknya juga cukup mudah dengan charger yang sudah disediakan kita bisa mengisi listrik di malam hari ataupun pada waktu luang pada
saluran listrik rumah antara 3 hingga 8 jam. Dengan 3 indikator lampu di char ger
bisa memberi indikasi kondisi baterainya. Indikator di charger merah menandakan baterai kosong, kuning (1/2), dan hijau penuh. Lama pengisian bila kosong 8 jam, bila lampu indikator di setang menyala 1 (6 jam), menyala 2 (4 jam), dan menyala 3 (2 s.d. 3 jam) http://www.articlestreet.com/2012/01/12/membuat sepeda listrik profile/sheehan-437.html/diakses7/1/20122:22pm).
2.2 Motor Listrik
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang
mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan
untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan
kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.
commit to user
a. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
b. Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop,
maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan
mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
c. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar
kumparan.
d. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan
tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.
Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/
torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok (BEE India, 2004):
Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya
bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi.
Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyor s, rotary kilns, dan pompa
displacement konstan.
Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi
dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa
sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).
Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.
2.2.2 Jenis Motor Listrik
2.2.2.1 Motor DC
Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung
yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan
khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang
tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Gambar 2.1 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama:
commit to user
Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub
medan.
Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan : kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya
dari luar sebagai penyedia struktur medan.
Dinamo
Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.
Commutator.
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC seperti gambar 2.2. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo.
Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.
Gambar 2.2 Sebuah motor DC
http:// www.directindustry.com.2005/03/04Virtual Industry Exhibition
commit to user
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:
1. Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
2. Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan 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 DC juga relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan
dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaanberikut :
Gaya elektromagnetik:
= K P………( 1 )
Tor si yang terjadi
= K ……….( 2 )
Dengan:
E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt) Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
n = kecepatan dalam RPM (putaran per menit) T = tor si electromagnetik
Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan
a. Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited
Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/ separately excited.
b. Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited: motor shunt
Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara
commit to user
Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo
.
Gambar 2.3: Karakteristik Motor DC Shunt
(Rodwell Inter national Corporation, 1999)
Berikut tentang kecepatan motor shunt
:
1. Kecepatan konstan tidak tergantung pada beban (hingga torque tertentu
setelah kecepatannya berkurang), dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.
2. Kecepatan dapat dikendalikan arus dengan cara memasang tahanan dalam
susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan
memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah)
(http://www.electoolbox.com/2010/02/10/motorchar.htm/ diakses
commit to user c. Motor DC daya sendiri: motor seri
Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri
dengan gulungan dinamo (A) seperti gambar 2.4 . Oleh karena itu, arus medan
sama dengan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan motor seri (Rodwell
International Cor poration, 1997; L.M. Photonics Ltd, 2002): 1. Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM
2. Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa terkendali.
Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torque
penyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist .
Gambar 2.4 Karakteristik Motor Seri DC
(Rodwell Inter national Corporation, 1999)
d. Motor DC Kompon/Gabungan
Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada
motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan
seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan gambar 2.5 . Sehingga,
motor kompon memiliki tor que penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang
stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan
commit to user
dapat ditangani oleh motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor
ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang
standar (12%) tidak cocok.
Gambar 2.5: Karakteristik Motor Kompon DC
(Rodwell Inter national Corporation, 1999)
1.2.3 Traksi
Traksi adalah gaya gesek maksimum yang bisa dihasilkan antara dua permukaan
tanpa mengalami slip. Definisi lain dari traksi adalah gaya tangensial yang ditransmisikan secara melintang terhadap dua permukaan melalui gesekan atau lapisan fluida yang menghasilkan gerakan, memberhentikan laju, atau transmisi daya. Satuan traksi adalah Newton, atau sebuah rasio jika diekspresikan sebagai koefisien traksi. Koefisien traksi adalah gaya yang bisa dimanfaatkan dengan merasiokannya terhadap berat dari mesin.
R = × ……….N ( 3 )
Dengan :
R = besar perlawanan gesekan jalan (N)
commit to user
Traksi antara dua permukaan bergantung pada beberapa faktor, di antaranya:
1. Komposisi material antara dua permukaan
2. Luas kontak antara dua permukaan (pada traktor, tipe track memiliki traksi
yang lebih tinggi dibandingkan roda karena memiliki luas permukaan yang lebih besar)
3. Bentuk makroskopik dan mikroskopik kedua permukaan (misal: alur ban
traktor dan tingkat kekasaran aspal)
4. Gaya normal
5. Adanya kontaminasi, termasuk pelumas dan adhesive.
6. Gerakan relatif antara dua permukaan - contoh traktor yang bergerak di atas tanah mungkin akan menggeser permukaan tanah sehingga mengurangi traksi
Dalam mendesain suatu sistem traksi, perlu diperhatikan untuk apa sistem traksi tersebut diperlukan sehingga bisa diketahui seberapa besar traksi yang diperlukan. Misal, pemilihan jenis ban untuk traktor, di mana traksi yang tinggi lebih disukai dibandingkan traksi yang rendah. Untuk itu, digunakan ban dengan luas permukaan yang besar dan beralur yang sedemikian rupa, atau menggunakan ban tipe track. Satu pengecualian penggunaan traksi yang sengaja dibuat minimum, yaitu dalam olahraga balap mobil offroad atau yang lainnya, di mana
dalam kondisi membelok, digunakan teknik drifting sehingga roda belakang
memiliki traksi yang rendah untuk mempercepat waktu belok dan mengurangi kemungkinan mobil terjungkal ke samping.
Dalam aplikasi yang lain, yaitu penggunaan material yang disesuaikan dengan ukuran traksi dan usia pakai. Dalam balap mobil F1, traksi tinggi diperlukan. Namun traksi yang tinggi tersebut akan mengorbankan usia pakai dari ban karena bahan yang digunakan adalah karet(Dewanto,2003).
2.3. Kontroler
Sepeda listrik yang ada di pasaran saat ini masih memanfaatkan rangkaian PWM (Pulse With Modulation) untuk menggerakkan motor arus searah dengan; metoda open loop circuit (rangkaian loop terbuka). Salah satu kelemahan system
ini adalah jika ada gangguan baik internal maupun eksternal, sistem kontrol loop
commit to user
Dengan mikrokontroler MC68HC11G5 yang didalamnya terdapat
A/D-converter, PWM generator dan memori, maka mikrokontroler mampu bekerja sendiri sebagai pengganti fungsi kontrol logika fuzzy yang dapat mengeliminir penggunaan komponen dari luar. Sebagai variabel input kontrol adalah kesalahan torsi / kecepatan motor dc dan variasi kesalahan torsi / kecepatan yang masih berbentuk variabel linguistik atau fuzzy set dan selanjutnya ditentukan fungsi keanggotaan dan rule base-nya. Kemudian melalui fuzzifika si dan defuzzifikasi
dari kontroler dihasilkan variabel output berbentuk prosentase perubahan PWM
commit to user BAB III
PERENCANAAN DAN GAMBAR
3.1 Prinsip Kerja Sepeda Listrik
Sepeda listrik bergerak menggunakan motor listrik yang terpasang pada tromol roda belakang sepeda listrik. Motor listrik untuk bergerak dikendalikan kontroler yang untuk mengatur kecepatamya pelan maupun cepat menggunakan kabel gas. Kontroler mendapat suplai listrik dari baterai lithium dan dipasang kontak antara baterai dan kontroler secara seri untuk meyambung dan memutus arus. Secara alur kelistrikan dapat ditunjukkan pada gambar 3.1
Gambar 3.1 Skema Alur Kelistrikan
3.2 Gambar Desain
commit to user
Gambar 3.2 Electric City Bike
Gambar 3.3 Roda E – Kit ( motor listrik )
3.3 3.3 Perhitungan Daya Listrik
Pada sepeda Listrik
Daya pada E- kit = 250 W = 0,3 HP
Tegangan ( v ) = 36 volt
commit to user
Dengan daya 250 watt dan putaran dari motor listrik ( e – kit ), maka torsi yang bekerja pada sepeda listrik
P = T .ώ
Roda berputar dengan as roda sebagai pusat putaran sehingga kecepatan sudut dari motor listrik ( ώ ) ( dimana putaran motor listrik per menit yaitu 330 rpm ) sehingga kecepatan sudut dari roda .
commit to user Maka kecepatan maksimal dari sepeda listrik
)it = ώ)it . i
= 34,52 rad/s × 25,4 × 10 *m
= 877,316 × 10 *m/s
= 8,77 m/s
= 31,572 4⁄ 4
Untuk menghitung percepatan sudut maka perlu menghitung momen inersia pada roda mana jari- jari luar dari ban 0,254 m dan jari –jari dari pelek sepeda listrik 0,224 m dan massa total ban 3,5 kg.
Ir=
Maka percepatan linier dari roda sebanding dengan percepatan sudut dan jari –jari roda
a = α . i
= 36,2 . 0,254
= 9,1948 4 *
Sehingga waktu yang yang dibutuhkan untuk mencapai kecepatan 0 4⁄ hingga kecepatan maksimal 8,77 4⁄
T mak = )it
commit to user = � ,b *
, Q
= 3,43 s
Daya yang di perlukan pada ban kendaraan dapat dihitung dengan rumus
Nb = 2 2ak × a
Maka beban maksimal yang yang bisa di berikan kepada sepeda listrik didapatkan dari daya motor penggerak dengan hambatan tahanan gelinding yang dialami sepeda . Koefesien rolling resistance diperoleh pada gambar 3.4 dengan pengaruh kecepatan pada hambatan rolling.
commit to user = 0,3 . 75
0,01.8,77
= 22,5 0,0877
= 256,55 kg
Berdasarkan penimbangan sepeda listrik secara total 27 kg, maka beban pengendara maksimal yang mampu di gerakkan sepeda listrik sebesar 229, 55 kg.
Baterai
Sumber tenaga (baterai) direncanakan dengan menggunakan baterai lithium. Baterai ini berkapasitas 36V dengan arus 15A karena ukuran baterai yang tidak terlalu besar dan ringan, sehingga pas jika dipasangkan ke sepeda listrik. Daya yang diperlukan dari motornya juga mencukupi untuk perhitungan
P = V x I
Keterangan P = daya satuan watt
V = tegangan satuan volt I = arus satuan ampere
commit to user
Gambar 3.5 Baterai Lithium
Kontroler
E-Bike (sepeda listrik) menggunakan kontroler seperti gambar 3.6 sebagai pusat pengaturan arus dari baterai ke motor listrik, menghindari perjalanan
tanjakan ketika baterai didalam keadaan drop (hampir habis) karena akan
mengulangi masa pemakaian kontroler ini.
Gambar 3.6 Kontroler
Spesifikasi
Model : A3630B8Z JY5
Operating volta ge : 36 VDC
Current limits : 16 A
Pha se angle : 120D
Brake : Low Level
commit to user
BAB IV
PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Proses Produksi
Dalam membuat sepeda listrik , hal utama yang perlu diperhatikan adalah persiapan. Persiapan merupakan bagian terpenting di dalam mewujudkan sebuah rancangan menjadi sebuah alat atau produk yang bisa digunakan. Dengan melakukan persiapan diharapkan operator mengetahui apa yang akan dikerjakan dalam proses produksi.
4.2 Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan :
1. Mesin las (las listrik, las titik)
2. Mesin bubut
10. Alat ukur (jangka sorong, mistar)
commit to user Bahan yang digunakan :
1. Besi pipa Ø 2 inchi
2. Besi pipa Ø 1,5 inchi
3. Besi pipa Ø 1/5 inchi
4. Besi kotak 2x3 cm
5. Plat 4 mm
6. Plat 1 mm
7. Elektroda 2,6 dan 2,0
8. Spare part sepeda
9. Mur dan baut
10.Bush
11.Pelumas
12.Dempul, thinner dan cat besi
13.dll. (dapat dilihat di estimasi biaya)
4.3 Langkah Pengerjaan
Langkah pengerjaan sepeda listrik meliputi pembuatan rangka, pembuatan
bracket, pembuatan rumah bush dan pembuatan kotak baterai.
4.3.1 Pembuatan Rangka
commit to user
Dalam pembuatan sepeda listrik pengerjaan pertama adalah pembuatan rangka, karena rangka merupakan bagian utama sepeda. Langkah pengerjaan rangka adalah sebagai berikut :
Memipihkan pipa dengan cara mengepres dengan mesin pres dari Ø 2 inchi menjadi tebal diagonal 1,5 inchi.
Gambar 4.2 Proses Pengepresan Memotong Bahan.
1. Menyiapkan alat dan bahan.
2. Memotong besi pipa Ø 2 inchi sepanjang 55 cm dan 65 cm untuk
rangka bagian atas dan bawah.
3. Memotong besi pipa Ø 1,5 inchi sepanjang 65 cm untuk rangka
tegaknya tempat sadel dan leher rangka sepanjang 16 cm.
4. Memotong besi pipa Ø 1,5 inchi sepanjang 6 cm untuk tempat as
pedal.
5. Memotong besi kotak 2x3 cm untuk lengan ayun belakang
sepanjang 45cm sebanyak 2 buah.
6. Memotong besi pipa Ø 1/5 inchi untuk rangka belakang
sepanjang 50 cm sebanyak 2 buah untuk rangka belakang bagian atas.
7. Memotong besi kotak 2x3 cm sepanjang 6 cm untuk penguat
commit to user Menggerinda Bahan.
1. Menggerinda ujung – ujung besi pipa Ø 2 inchi yang sudah
dipotong sepanjang 55 cm dan 65 cm untuk rangka bagian atas dan bawah menjadi cekungan agar mudah dalam pengelasan.
2. Menggerinda ujung – ujung bahan yang sudah dipotong agar
lebih rapi
Gambar 4.3 Proses Penggerindaan Pipa
Pengeboran.
1. Mengebor rangka bagian atas dengan diameter 24 mm untuk
rumah bush as shock breaker.
2. Mengebor lengan ayun bagian depan dengan diameter 22 mm
untuk tempat bush as tengah penyambung rangka utama dengan
rangka belakang.
3. Mengebor rangka tengah dengan diameter 8 mm untuk pengikat
commit to user
Gambar 4.4 Proses Mengebor Dudukan Baterai
Pengelasan.
1. Mengelas besi pipa Ø 1,5 inchi untuk leher rangka dengan besi pipa Ø 2 inchi sepanjang 55cm rangka bagian atas.
2. Mengelas besi pipa Ø 1,5 inchi untuk leher rangka dengan besi pipa Ø 2 inchi sepanjang 65 cm untuk rangka bagian bawah.
commit to user
3. Mengelas besi pipa Ø 2 inchi sepanjang 65 cm pada rangka
bagian bawah dengan besi pipa Ø 1,5 inchi sepanjang 6 cm untuk tempat as pedal
4. Mengelas besi pipa Ø 1,5 inchi sepanjang 65 cm untuk rangka
tegaknya dan tempat sadel dengan besi pipa Ø 1,5 inchi sepanjang 6 cm untuk tempat as pedal dan mengelasnyadengan besi pipa Ø 1,5 inchi untuk leher rangka dengan besi pipa Ø 2 inchi sepanjang 55cm rangka bagian atas.
8. Mengelas dudukan skok dan penguatnya di bagian bawah rangka
atas.
9. Mengelas braket untuk dudukan as tengah dengan rangka tengah.
10.Mengelas braket untuk dudukan as roda belakang.
11.Mengelas braket untuk kaliper rem depan dan belakang.
12.Mengelas braket penyangga kotak baterai.
4.3.2 Pembuatan Bracket
Pembuatan bracket disini adalah membuat dudukan untuk komponen
sepeda. Pembuatan braket meliputi :
1. Braket untuk as tengah penghubung rangka depan dengan rangka belakang/lengan atun (2 buah).
2. Braket untuk as roda belakang (2 buah).
3. Dudukan suspensi dan penguatnya serta
4. Braket untuk kaliper rem cakram depan dan belakang.
Langkah - langkah pembuatan braket :
1. Menyiapkan alat dan bahan.
commit to user
3. Dibentuk dengan menggunakan gerinda sesuai dengan desain.
4. Mengikir sudut – sudut yang tajam.
5. Untuk br aket as roda belakang dikerjakan dengan mesin frais.
6. Mengebor untuk lubang baut.
4.3.3 Pembuatan Rumah Bush
Pembuatan rumah bush bertujuan untuk tempat bush agar bush
dapat bekerja sesuai dengan fungsinya yaitu sebagai sambungan engsel.
Selain itu juga agar lebih mudah dalam penggantian bush jika sudah rusak.
Pembuatan rumah bush ini meliputi :
1. Bush untuk as tengah (2 buah).
2. Bush untuk as shock breaker.
Langkah – langkah pengerjaan membuat rumah bush :
1. Menyiapkan alat dan bahan.
2. Memotong besi pipa diameter luar 2,6 cm diameter dalam 2,4 cm
sepanjang 3cm.
3. Membubut diameter dalam pipa menjadi diameter 2,5 cm
4. Mengelasnya di bagian lengan ayun dan rangka atas.
4.3.4 Pembuatan Kotak Baterai
Kotak baterai ini berfungsi sebagai tempat menyimpan baterai dan kontroller agar tidak mudah terkena air dan agar penataanya lebih rapi. Langkah – langkah pembuatan kotak baterai adalah sebagai berikut :
1. Menyiapkan alat dan bahan.
2. Memotong plat lembaran 1 mm sesuai pola dan ukuran desain
kotak baterai untuk bagian wadah dan tutupnya.
3. Memberi tanda menggunakan mistar dan penggores bagian plat
yang akan ditekuk.
4. Menekuk plat sesuai dengan tanda dengan mesin penekuk plat.
5. Mengelas bagian sambungan dengan las titik dan las listrik.
6. Mengelas bagian wadah dan tutupnya dengan diberi engsel.
commit to user
8. Mengebor salah sisi tebal kotak baterai dengan diameter 10 mm untuk sambungan baut dengan rangka depan.
4.4 Proses Pengecatan
Langkah – langkah proses pegecatan antara lain :
1. Menyiapkan alat dan bahan.
2. Mengamplas semua bagian yang akan dicat. Pengemplasan bertujuan
untuk :
a. menghilangkan korosi dan kotoran yang menempel pada rangka.
b. membuat permukaan yang akan dicat menjadi rata.
3. Mencuci sampai bersih komponen yang akan dicat.
4. Mengeringkan (menjemur) komponen yang akan dicat.
5. Memberi lapisan cat dasar dengan epoxy.
6. Setelah kering mendempul bagian yang kurang rata.
7. Mengamplas kembali dempul yang sudah sudah kering sampai rata.
8. Mengecat semua komponen.
9. Memberi lapisan klir pada komponen yang sudah dicat.
10.Menjemur semua sampai kering komponen yang sudah di beri lapisan klir.
4.5 Proses Perakitan
Perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perancangan dan pembuatan suatu mesin atau alat, dimana suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan memasang bagian – bagian dari suatu alat yang akan digabung menjadi satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan menjadi alat yang siap digunakan sesuai dengan fungsinya.
Beberapa hal yang harus diperhatikan sebelum memulai perakitan komponen, antara lain :
1. Menyiapkan semua alat – alat bantu untuk proses perakitan.
2. Komponen siap dipakai atau dipasangkan.
3. Mengetahui jumlah komponen yang akan dirakit.
4. Mengetahui cara pemasangan dan urutan perakitan komponen dengan
benar.
4.5.1 Komponen yang Dirakit
commit to user
5. Sistem rem (handel, kabel rem, kaliper dan cakram)
6. Sistem transmisi (gear depan, belakang dan rantai)
7. Komponen kelistrikan (baterai, kontroller, handel gas, dan kit/motor)
8. Suspensi
9. Standart
10.Assesoris (bel, kranjang, stiker)
11.Engkol, pedal
4.5.2 Langkah Perakitan
Langkah – langkah perakitan sepeda listrik :
1. Menyiapkan rangka dan spare part yang akan dirakit.
2. Merakit rangka depan dengan rangka belakang.
3. Merakit porok, pemanjang setang, setang dan peninggi sadel dengan
rangka.
4. Memasang roda depan dan roda belakang.
5. Memasang shock breaker dengan rangka depan dan rangka belakang.
6. Memasang kotak baterai.
7. Memasang engkol dan pedal.
8. Memasang gear belakang letter S dan rantai.
9. Memasang komponen kelistrikan (handel gas, kontroller, baterai dan
kabel-kabel).
10.Memasang komponen pengereman (handel rem, kabel rem, cakram dan
kaliper).
commit to user
Gambar 4.6 Hasil Sepeda Listrik
4.6 Estimasi Biaya
4.6.1 Komponen Kelistrikan
No. Nama komponen jumlah Harga satuan Jumlah harga
1. E- Kit 1 Rp. 860.000,00 Rp. 860.000,00 2. Battery lithium 1 Rp. 1.250.000,00 Rp. 1.250.000,00 3. Charger 1 Rp. 150.000,00 Rp. 150.000,00 4. Controller 1 Rp. 250.000,00 Rp. 250.000,00
5. Kontak 1 Rp. 65.000,00 Rp. 65.000,00
6. 1 Set Kabel Gas 1 Rp. 150.000,00 Rp. 150.000,00
4.6.2 Komponen Utama Rangka
No. Nama komponen jumlah Harga satuan Jumlah harga
1. Besi pipa Ø 2 inchi 2 m Rp. 35.000,00 Rp. 70.000,00
2 Besi pipa Ø 1,5 inchi 2 m Rp. 25.000,00 Rp. 50.000,00
3 Besi pipa Ø ½ inchi 3 m Rp. 20.000,00 Rp. 60.000,00
4 Besi kotak 2x3 cm 6 m Rp. 45.000,00
5 Plat 4mm 2kg Rp.25.000,00 Rp. 50.000,00
6 Plat 1 mm 1x1 m Rp. 30.000,00 Rp. 30.000,00
commit to user
4.6.3 Spare Part dan Aksesoris
No. Nama komponen jumlah Harga satuan Jumlah harga
Sadel 1 Rp.25.000,00 Rp.25.000,00
Stang 1 Rp.25.000,00 Rp.25.000,00
Porok 1 Rp.85.000,00 Rp.85.000,00
Ban dalam 2 Rp.25.000,00 Rp.50.000,00
Ban Luar 2 Rp.45.000,00 Rp.90.000,00
1 set velg (bosh, ruji) 1 Rp.70.000,00 Rp.70.000,00
1 set rem cakram 2 Rp.45.000,00 Rp.90.000,00
Gear depan 1 Rp.45.000,00 Rp.30.000,00
Gear belakang 1 Rp.25.000,00 Rp.25.000,00
Letter S 1 Rp.30.000,00 Rp.30.000,00
Rantai 1 Rp.35.000,00 Rp.35.000,00
Standart 1 Rp.20.000,00 Rp.20.000,00
Pedal 1 Rp.20.000,00 Rp.20.000,00
As pedal (tengah) 1 Rp.25.000,00 Rp.20.000,00
Engkol 1 Rp. 45.000,00 Rp.45.000,00
Suspensi 1 Rp. 100.000,00 Rp. 100.000,00
commit to user
Mangkokan v 1 Rp. 10.000,00 Rp. 10.000,00
Gotri sarangan 2 Rp. 1000,00 Rp. 2.000,00
Olor rem 2 Rp. 6.000,00 Rp. 12.000,00
Tuas Gleyer 1 Rp. 25.000,00 Rp. 25.000,00
Baut 3/8 x d ½ + mur 1 Rp. 1.500,00 Rp. 1.500,00
Baut NC ½ x 4 + mur 1 Rp. 2.700,00 Rp. 2.700,00
Baut BM 10x130 + mur 1 Rp. 2.700,00 Rp. 2.700,00
Baut baja 5/16x2,5 + mur 2 Rp. 2.000,00 Rp. 4.000,00
Baut L 5 2 Rp. 5000,00 Rp 10.000,00
Penyetel sedel 1 Rp.20.000,00 Rp.20.000,00
Kranjang + dudukan 1 Rp. 28.000,00 Rp. 28.000,00
Stiker Rp. 21.500,00
Tali kabel Rp. 3.500,00
Lain - lain Rp 100.000,00
commit to user
BAB V
PENUTUP
1. KESIMPULAN
Dari pembuatan sepeda listrik, dapat diambil kesimpulan
a. Sepeda listrik bergerak menggunakan motor listrik yang terpasang pada tromol roda belakang sepeda listrik. Motor listrik untuk bergerak dikendalikan kontroler yang untuk mengatur kecepatamya pelan maupun cepat menggunakan kabel gas. Kontroler mendapat suplai listrik dari baterai lithium dan dipasang kontak antara baterai dan kontroler secara seri untuk meyambung dan memutus arus.
b. Berat maksimum pengendara yang mampu digerakkan sepeda listrik yaitu 229,55 kg.
c. Sepeda listrik menggunakan sistem PAD ( Power On Dema nd ),yaitu seperti sepeda motor dengan membuka tuas gas yang ada grip setang, dan meluncur sesuai kecepatan yang dikehendaki menggunakan tenaga listrik sehingga pengendara ketika go wes capek cukup menarik tuas gas.
d. Sepeda listrik tidak menimbulkan polusi udara karena menggunakan tenaga listrik.
e. Daya baterai 540 watt menggerakkan e-kit yang dayanya 250 watt dengan aman. f. Kecepatan maksimum dari sepeda listrik 31,572 Ɗ Ō. ⁄ .
g. Jarak maksimum yang ditempuh sepeda listrik 30 km saat baterai terisi penuh. 2. SARAN
a. Perlu perencanaan yang matang ketika mendesain sebuah produk seperti sepeda listrik.
