3.3.3 Perancangan dan Pembuatan Rangkaian Mekanis
Rangkaian mekanik berfungsi untuk menunjang mekanisme gerak vertikal. Pada
platform yang akan dibuat pembuatan
rangkaian ini menggunakan komponen mekanik berupa ban karet dengan
menggunakan sistem pulley, guidance
lintasan, toggle switch dan motor DC sebagai penggerak.
3.3.2 Perancangan dan Pembuatan
Rangkaian Gerak Elektronik
Rangkaian gerak mekanis yang telah dibuat perlu dikontrol sengan sistem kontrol
elektronik, untuk itu dilakukan perancangan. dan pembuatan rangkaian elektronik yang
akan digunakan sesuai dengan spesifikasi platform
yang akan dibuat. Spesifikasi platform
yang diutamakan antara lain kemampuan mengangkut beban, perubahan
arah gerak, dan jeda gerak di beberapa ketinggian. Kemudian rangkaian yang akan
dibuat dibagi menjadi beberapa bagian yaitu :
• H-bridge, dibuat dengan menggunakan power transistor jenis NPN dan PNP
gambar. Dengan penambahan resistor pada basis transistor sebagai gerbang
logic yang diterima dari rangkaian
kontrol logic pembalik arah. • Rangkaian kontrol logic pembalik arah,
dibuat dengan menggunakan IC switch 4066, IC counter dan monostable untuk
menyuplai logic ke rangkaian h-bridge. • Rangkaian elektronik penjeda waktu,
dibuat menggunakan monostable dengan trigger
yang diparalel pada trigger kontrol logic pembalik arah, pembuatan
rangkaian elektronik penjeda waktu ini bertujuan untuk menghentikan motor
sebelum berbalik arah sehingga kerusakan gearbox akibat perpindahan
arah putar motor DC tanpa adanya jeda waktu dapat dihindari.
• Rangkaian elektronik penjeda gerak platform
dibuat dengan mengadopsi sistem
counter pada anemometer
menggunakan magnet, hall sensor, IC counter
4020 dan monostable.
3.3.4 Pemasangan Sistem Telemetri dan
Rangkaian Sensor Sistem telemetri dan rangkaian
sensor yang dipasang pada platform adalah sistem logging dan pengukuran data berbasis
telemetri yang telah di kembangkan oleh laboratorium instrumentasi meteorologi
departemen GFM. Sistem telemetri tersebut mampu mengirimkan satu data setiap menit ke
perangkat receiver. Perangkat data logger yang dipakai pada penelitian ini adalah
seperangkat komputer notebook yang telah dihubungkan dengan interface receiver dan
telah dilengkapi dengan perangkat lunak event logger
. IV.
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1
Rangkaian gerak mekanis
Platform membutuhkan suatu sistem gerak mekanis agar dapat bergerak vertikal
pada lintasan. Dibutuhkan suatu mekanisme gerak mekanis yang dapat digerakkan oleh
motor DC. Perancangan mekanisme tersebut menggunakan sistem pulley yang berupa ban
karet yang telah diberi alur dengan guidance sebagai penyelaras lintasan.
4.1.1
Pulley
Selama masa penelitian dalam perancangan platform telah ujicoba berbagai
macam pulley sebagai mekanisme gerak vertikal. Mekanisme yang pertama kali
dipakai adalah mekanisme pulley A gambar 9. Mekanisme pulley A dirancang
menggunakan dua buah motor DC untuk menggerakkan dua buah roda karet identik,
pada mekanisme ini lintasan dipasang di antara roda karet dengan motor DC yang
saling bergerak berlawanan agar lintasan dapat bergerak diantara roda karet.
Gambar 9 Mekanisme pulley A 16
Setelah diujicoba ternyata gerak platform
cenderung lambat akibat lintasan terjepit karena posisi roda yang terlalu rapat.
Setelah dirancang ulang dengan merenggangkan posisi roda, ternyata lintasan
cenderung selip karena permukaan gesek yang berkurang sehingga platform tidak dapat
bergerak naik. Kelemahan lainnya dari mekanisme ini adalah konsumsi energi yang
boros akibat penggunaan 2 buah motor DC secara simultan. Kemudian dilakukan
perancangan ulang dengan menggunakan mekanisme pulley B gambar 10 sebagai
solusi dari kelemahan sistem pulley mekanisme A.
Gambar 10 Mekanisme pulley B Pada mekanisme pulley B hanya
digunakan satu buah motor DC yang menggerakkan roda karet dengan penambahan
guidance untuk menjepit lintasan agar
bergesekan dengan roda karet. Guidance yang dipakai pada mekanisme pulley B dibuat dari
bearing kecil yang dipasang di tiga titik
disamping roda. Setelah diujicoba ternyata roda karet tidak bergerak dengan baik karena
cenderung selip akibat luas permukaan gesek antara roda dan lintasan yang kecil, hal ini
diperburuk dengan kejadian lepasnya lintasan dari alur roda karet karena lintasan terlalu
bebas bergerak akibat guidance bearing yang terlalu licin sehingga mekanisme panjat
menjadi tidak efektif. Dari kedua kegagalan perancangan mekanisme pulley tersebut
diketahui kriteria yang tepat dalam perancangan pulley berikutnya, yaitu harus
memiliki luas permukaan gesek yang besar dan lintasan tidak boleh terjepit. Dari kriteria
tersebut dilakukan perancangan mekanisme pulley
yang baru yaitu mekanisme pulley C gambar 11.
Gambar 11 Mekanisme pulley C Pada mekanisme C permukaan gesek
antara lintasan dan roda karet diperbesar dengan cara melilitkan lintasan pada satu roda
karet sehingga luas permukaan gesek menjadi besar dan lintasan tidak terjepit, sehingga
diharapkan roda dapat bergerak secara efisien pada lintasan . Dari hasil ujicoba platform
dengan mekanisme gerak pulley C dapat bergerak secara efisien pada lintasan tanpa
selip serta energi yang dibutuhkan lebih efisien karena hanya menggunakan satu motor
DC sebagai penggerak, sehingga mekanisme C adalah mekanisme yang akhirnya digunakan
sebagai mekanisme panjat platform. 4.2
Rangkaian gerak elektronik
4.2.1
H-bridge
Dalam proses pembuatan h-bridge perlu diperhatikan kebutuhan arus pada motor
DC yang akan digunakan sebagai penggerak platform
sehingga platform dapat bergerak optimal dan mengangkut beban sesuai dengan
yang diharapkan. Platform ini diharapkan mampu mengangkut beban seberat 1kg,
sedangkan motor DC yang digunakan mempunyai kemampuan torsi 3.5kgcm, dari
hasil pengujian diketahui nilai arus optimal yang dibutuhkan motor DC untuk
mengangkut beban sebesar 1kg adalah 200mA dengan tegangan 12V. Setiap jenis transistor
mempunyai nilai hfe yang berbeda-beda, hfe adalah penguat arus DC pada keadaan
stasioner , pada h-bridge yang dibuat untuk platform
ini digunakan transistor power PNP dan NPN yang mempunyai nilai hfe sebesar
60, dengan penambahan resistor 4K Ω pada
basis yang mendapat sinyal logic dari rangkaian kontrol logic pembalik arah. H-
bridge dapat dibuat dengan berbagai macam
jenis transistor power selama transistor power yang dipakai dapat memenuhi kebutuhan arus
17
dan tegangan optimal yang dibutuhkan sesuai spesifikasi h-bridge yang akan dibuat.
Sedangkan pemakaian resistor sebesar 4K Ω
bertujuan untuk menjenuhkan transistor dengan nilai hfe 60 sehingga kebutuhan arus
optimal yang diperlukan motor DC sebesar 200mA pada tegangan 12V dapat dipenuhi.
Diketahui dengan rumus
...............................................1 ....................................................2
Keterangan :
Gambar 12 Transistor sebagai saklar Transistor pada h-bridge dapat
terbakar akibat ketidaksesuaian status dimana keempat transistor yang diposisikan sebagai
saklar berada dalam status “aktif” shoot through
, sehingga digunakan kombinasi transistor PNP dan NPN dengan tujuan
transistor yang berfungsi sebagai saklar aktif secara berpasangan saat mendapat sinyal logic
high maupun low agar transistor tidak terbakar
karena shoot trough. Mengingat karakteristik transistor PNP yang membutuhkan logic low
untuk aktif, sedangkan transistor NPN membutuhkan logic high untuk aktif.
Gambar 13 Aliran arus h-bridge 4.2.2
Kontrol Logic Pembalik Arah
Rangkaian kontrol logic pembalik arah berfungsi untuk membalik sinyal logic
yang dialirkan ke basis transistor pada h- bridge
sehingga putaran motor DC berbalik arah, mekanisme motor DC berbalik arah ini
akan terjadi pada saat platform telah berada diujung lintasan atau dipuncak lintasan
sehingga motor DC akan bergerak turun dan akan berbalik arah kembali ketika mencapai
awal lintasan atau pangkal lintasan tersebut. Pada awal penelitian rangkaian ini
direncanakan menggunakan IC 4069UB hex inverter
yang mengubah sinyal low menjadi high
maupun sebaliknya. Namun karena IC 4069UB tidak tersedia maka pembuatan
kontrol logic pembalik arah disubstitusi dengan menggunakan IC 4066 dengan
susunan rangkaian sebagai berikut
Gambar 14 Rangkaian kontrol logic pembalik arah
18
Pada rangkaian kontrol logic pembalik arah, sinyal logic akan dirubah oleh
rangkaian switch, sehingga output sinyal pada titik A dan titik B akan selalu berlawanan dan
motor DC akan berbalik arah ketika mendapat trigger
dari monostable. Namun perpindahan arah gerak motor DC terjadi secara langsung
tanpa jeda sehingga gigi reduksi pada motor DC rawan mengalami kerusakan, oleh karena
itu untuk melindungi motor DC dari kerusakan gigi reduksi akibat perpindahan
arah putar secara langsung maka rangkaian kontrol logic pembalik arah diparalel dengan
rangkaian monostable pemutus tegangan pada motor DC dengan waktu jeda 2 detik.
Sehingga motor DC akan berhenti terlebih dahulu selama 2 detik sebelum akhirnya
bergerak kembali.
Gambar 15 Rangkaian monostable pemutus tegangan
4.2.3 Penjeda Gerak
Kategori