WAKTU DAN TEMPAT ALAT DAN BAHAN Perhitungan Kebutuhan Tenaga

16

III. METODE PENELITIAN

3.1. WAKTU DAN TEMPAT

Kegiatan Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan Juni hingga Desember 2011 dan dilaksanakan di laboratorium lapang Siswadhi Soepardjo Leuwikopo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

3.2. ALAT DAN BAHAN

Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain : 1. Traktor roda empat, merk Yanmar tipe EF 435 T 2. Rangkaian sistem kontrol dengan menggunakan DT-51 Minimum System Minsys Ver. 3.3 yang berfungsi mengontrol gerakan sistem kendali. 3. Potensiometer linier dan absolute encoder sebagai sensor putaran. 4. Timbangan gaya, dan Multimeter 5. Elektro motor DC sebagai aktuator untuk menggerakkan kemudi, akselerasi, dan kopling. 6. Tachometer untuk mengukur rpm motor 7. Plat besi, plat strip, dan pipa silinder berbagai diameter dan ketebalan. 8. Laptop untuk merekam, menyimpan, mengolah data, dan merancang desain prototype. 9. Alat pendukung lainnya seperti; Power Supply, tang, obeng, bor listrik, las listrik, dan lain-lain.

3.3. TAHAPAN PROSES PENELITIAN

Gambar 11. Diagram Alir Perancangan Mekanisme Pengendalian Kemudi, Kopling, dan Akselerasi Pengumpulan Bahan dan Manufakturing Mulai Identifikasi Masalah Perumusan dan Penyempurnaan Konsep Desasin Analisis Rancangan penentuan kebutuhan tenaga, analisis struktural dan fungsional Kalibrasi dan Validasi Selesai Mekanisme sesuai 17

3.3.1. Identifikasi Masalah

Dalam mengoperasikan traktor secara manual, ada beberapa hal yang harus dilakukan, antara lain; cara menghidupkan dan mematikan mesin, saat-saat yang tepat untuk menginjak kopling, memasukkan gigi persneling, menginjak akselerasi, mengatur kemudi, menginjak rem, dan sebagainya. Perancangan mekanik sistem pengendalian traktor secara otomatis tentunya harus mengikuti langkah-langkah pengoperasian secara manual tersebut. Ini berarti bahwa setiap mekanisme yang akan dirancang perlu memperhatikan waktu, lama pengoperasian, kecepatan, dan hal-hal lainnya. Pada mekanisme kopling, pedal kopling harus ditekan dan ditahan tetap berada pada posisi penekanan maksimum selama waktu yang dibutuhkan operator untuk memindahkan persneling. Setelah itu pedal kopling harus dilepas perlahan-lahan hingga posisi terlepas total, tidak boleh dalam keadaan setengah tertekan menggantung kopling karena selain berpotensi merusak komponen traktor juga sangat berbahaya bagi operator. Waktu penahanan kopling sangat relative tergantung dari skill operator, umumnya waktu penahanan antara 5-10 detik. Pada mekanisme kemudi dan akselerasi, traktor akan selalu dioperasikan lurus kecuali pada saat tertentu seperti berbelok atau memutar mengikuti pola pengolahan tanah. Saat dioperasikan lurus, traktor akan dilajukan dengan kecepatan konstan. Jika selama pengoperasian terjadi gangguan yang mengubah sudut roda depan, kemudi akan diputar untuk mengembalikan traktor ke posisi semula sesegera mungkin. Begitupun jika ada hambatan berupa guludan tanah atau sebagainya yang menghambat laju traktor, pedal akselerasiakan ditekan untuk mempercepat laju traktor. Masing-masing mekanisme perlu dilengkapi dengan aktuator pengendali, sistem transmisi daya, sensor posisi, limitswitch, dan komponen lainnya yang nantinya akan dikendalikan secara otomatis dengan sebuah sistem program pengendalian.

3.3.2. Perumusan dan Penyempurnaan Konsep desain

Pada tahap ini permasalahan yang ada diselesaikan melalui desain konseptual yang meliputi beberapa alternatif desain. Dalam desain konseptual ini mulai menentukan komponen, mekanisme, dan konfigurasi sistem pengendali dengan tetap mempertimbangkan batasan masalah. Selanjutnya dipilih desain untuk masing-masing mekanisme yang paling baik untuk diproses ke tahap selanjutnya. Mekanisme yang akan didesain diharapkan mampu menggerakkan masing-masing sistem pengendalian traktor yaitu sistem kopling, sistem kemudi, dan sistem akselerasi baik dari segi ketepatan waktu, kekuatan, dan durasi. Dikarenakan waktu pengoperasian yang berbeda, maka dalam perancangannya masing-masing sistem didesain secara terpisah untuk kemudian disatukan dan dikendalikan oleh suatu sistem pengendalian pada penelitian selanjutnya. Beberapa alternatif desain untuk masing-masing mekanisme pengendalian dapat dilihat pada lampiran. Dalam desain pengendalian kopling, mekanisme terdiri atas lengan tambahan kopling yang diikat erat pada lengan kopling menggunakan klem, diujung lengan dimasukkan kabel penarik yang akan digulung oleh puli yang terpasang pada poros motor DC. Saat kabel tergulung, lengan akan tertarik dan pedal kopling akan tertekan hingga posisi maksimum. Setelah itu motor akan menahan lengan tetap pada posisinya hingga pemindahan persneling selesai dilakukan operator, motor akan dimatikan dan kabel 18 akan terulur karena kekuatan pegas yang mengembalikan lengan kopling secara perlahan ke posisinya semula. Mekanisme kemudi traktor menggunakan Timing Belt T-Belt sebagai transmisi daya dari motor DC ke kemudi. Motor dan puli T-belt dipasang pada bagian depan kemudi yang tidak mengganggu pandangan ataupun kenyamanan operator. Motor diberi dudukan yang ditopang oleh tiang penyangga di kiri dan kanan badan traktor. Pada bagian poros perputaran roda depan dipasang absolut encoder yang berfungsi sebagai sensor posisi belok roda. Motor DC akan memutar kemudi ke kanan ataupun ke kiri dan mengkondisikan agar roda selalu berada pada posisi lurus. Pada mekanisme pengendalian akselerasi, ruang kerja yang terbatas sangat menyulitkan dalam mengukur dan menentukan mekanisme yang sesuai. Sebagai solusinya, mekanisme pengendalian pedal akselerasi dirancang serupa dengn mekanisme pengendalian kopling, mekanisme pengendali pedal akselerasi menggunakan batang transmisi sebagai penyalur daya dari motor DC ke pedal akselerasi.

3.3.3. Analisis Rancangan

Dalam tahap analisisrancanganini, akan ditentukan kebutuhan spesifik masing-masing komponen yang digunakan untuk membuat mekanisme pengendalian. Analisis tersebut terdiri atas analisis fungsional dan struktural yang dilengkapi dengan analisis teknik. Dalam analisis fungsional dilakukan penentuan komponen-komponen penyusun yang sesuai dengan fungsi dan kegunaannya dalam sistem kendali otomatis pada traktor. Sedangkan analisis struktural menentukan bahan dasar, bentuk, ukuran, dan kekuatan yang tepat untuk setiap komponen mekanisme yang sesuai dengan kebutuhan yang telah dianalisis melalui pendekatan-pendekatan teoritis. Lebih spesifik lagi, dalam melakukan perancangan fungsional dan struktural perlu memperhatikan berbagai hal antara lain; desain traktor yang meliputi posisi, bentuk, dan ukuran kemudi, pedal kopling, dan pedal akselerasi, kebutuhan tenaga untuk memutar kemudi dan menginjak pedal akselerasi dan kopling, panjang langkah dan lama waktu yang dibutuhkan saat menginjak pedal akselerasi dan kopling ke posisi maksimum, kecepatan putar kemudi saat hendak membelokkan traktor, serta laju traktor saat melakukan pengolahan tanah.

a. Perhitungan Kebutuhan Tenaga

Besarnya gaya yang dibutuhkan untuk memutar kemudi, menggerakan pedal kopling, atau pedal akselerasi harus diukur terlebih dahulu, hal ini bertujuan agar kesalahan dalam memilih sumber tenaga dalam hal ini Motor Listrik DC dapat dikurangi. Dengan mengukur kebutuhan gaya maka besarnya sumber tenaga dapat dihitung . Pengukuran gaya ini dilakukan dengan menggunakan timbangan. Pengukuran dilakukan pada kebutuhan gaya pengoperasian maksimum. Kebutuhan gaya maksimum untuk menggerakkan kopling dan pedal akselerasi adalah pada saat melakukan penekanan pada pedal kopling dan pedal akselerasi. Kebutuhan tenaga maksimum untuk memutar kemudi yaitu pada saat lingkaran kemudi traktor diputar dari keadaan maksimum kiri ke kanan atau sebaliknya . 19 Perhitungan kebutuhan tenagan maksimum yang dibutuhkan, digunakan rumus berikut: Dimana : P = daya Watt T = Torsi N.m F = Gaya N l = panjang lengan m ω = kecepatan sudut rpm r = jari-jari m N = rotasi per menit Data hasil dari penentuan kebutuhan tenaga tersebut menjadi referensi untuk memilih motor sebagai tenaga penggerak. Tenaga yang harus dimiliki motor agar dapat memutar kemudi ataupun menekan pedal akselerasi dan kopling harus lebih besar dari kebutuhan tenaga hasil pengukuran.

b. Analisis Fungsional dan Struktural