MODIFIKASI PENGENDALI TRAKTOR OTOMATIS DAN RANCANG BANGUN UNIT PENGENDALI OTOMATIS TUAS TRANSMISI MAJU MUNDUR MENGGUNAKAN ATMEGA 128

Transkripsi

1 MODIFIKASI PENGENDALI TRAKTOR OTOMATIS DAN RANCANG BANGUN UNIT PENGENDALI OTOMATIS TUAS TRANSMISI MAJU MUNDUR MENGGUNAKAN ATMEGA 128 MUHAMMAD SIGIT GUNAWAN DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Modifikasi Pengendali Traktor Otomatis dan Rancang Bangun Unit Pengendali Tuas Transmisi Maju - Mundur Menggunakan ATMega 128 adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Desember 2013 Muhammad Sigit Gunawan NIM F

4 ABSTRAK MUHAMMAD SIGIT GUNAWAN. Modifikasi Pengendali Traktor Otomatis dan Rancang Bangun Unit Pengendali Tuas Transmisi Maju - Mundur Menggunakan ATMega 128. Dibimbing oleh I DEWA MADE SUBRATA. Otomatisasi sistem pengendalian traktor atau yang biasa disebut otomasi traktor adalah pengendalian traktor yang semua kegiatan operator dikendalikan secara otomatis oleh sistem. Pengembangan otomasi traktor juga mencakup salah satu tujuan precision farming yaitu tepat lokasi. Smart Tractor merupakan salah satu pengembangan otomasi traktor. Untuk memperkecil radius putar yang besar saat berbelok traktor dilengkapi rem kanan-kiri yang dapat dikendalikan secara terpisah. Modifikasi pengedalian rem dan transmisi maju-mundur untuk meningkatkan kemampuan traktor untuk bergerak. Modifikasi rangkaian elektronika dilakukan pada ATMega 8535 yang memiliki 20 pin I/O menjadi ATMega 128. Modifikasi dan pengujian traktor mengikuti kaidah umum rancang bangun. Ketiga unit mekanisme yang dibuat digerakkan menggunakan motor listrik DC. Daya yang dibutuhkan oleh tuas transmisi, pedal rem kanan dan kiri adalah 31.6 Watt, Watt, dan 12 Watt. Uji kinerja otomasi pengendali rem kanan dan kiri menghasilkan radius putar sebesar 1.5 m dan 1.4 m. Kata kunci: ATMega 128, Otomasi, Traktor ABSTRACT MUHAMMAD SIGIT GUNAWAN. Modification of Automatic Controlled Tractor and Design of Handle Foward-Reverse Transmision Unit Control Using Microcontroler ATMega 128. Supervised by I DEWA MADE SUBRATA. Automatic controling system on tractor as known as autonomous tractor is all operating control by it self without operator command. Development of automous tractor is also covered by one purpose of precision farming that is appropriate in place. Smart Tractor is one of the development of automous tractor. To reduce turning radius, stractor has two brakes right and left that controlled separetely.. Modification of brake and transmision automatic control are built to increase the factor ability to operate. Electronic control has been modified on ATMega 8535 which had 20 pins I/O became ATMega 128. Proces of the modification is based on the common rate of designing model. Mechanism that was built is operated by using DC electric motor. Power that is needed by transmission handle, left brake pedal and right brake pedal, are 31.6 Watt, Watt, dan 12 Watt. The result of right and left brake controller testing are produce 1.5 m and 1.4 m turning radius. Keywords: ATMega 128, Autonomous, Tractor

5 MODIFIKASI PENGENDALI TRAKTOR OTOMATIS DAN RANCANG BANGUN UNIT PENGENDALI OTOMATIS TUAS TRANSMISI MAJU MUNDUR MENGGUNAKAN ATMEGA 128 MUHAMMAD SIGIT GUNAWAN Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

6

7 Judul Skripsi: Modifikasi Pengendali Traktor Otomatis dan Rancang Bangun Unit Pengendali Tuas Transmisi Maju - Mundur Menggunakan A TMega 128 Nama : Muhammad Sigit Gunawan NIM : F Disetujui oleh Dr Ir I Dewa Made Subrata, MAgr Pembimbing Tanggal Lulus: f1 -SDEC 2013

8 Judul Skripsi : Modifikasi Pengendali Traktor Otomatis dan Rancang Bangun Unit Pengendali Tuas Transmisi Maju - Mundur Menggunakan ATMega 128 Nama : Muhammad Sigit Gunawan NIM : F Disetujui oleh Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr Pembimbing Diketahui oleh Dr. Ir. Desrial, M.Eng Ketua Departemen

9 Tanggal Lulus: PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta ala atas segala karunia-nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Febuari 2013 ini Otomatisasi Traktor, dengan judul Modifikasi Pengendali Traktor Otomatis dan Rancang Bangun Unit Pengendali Tuas Transmisi Maju - Mundur Menggunakan ATMega 128. Terima kasih penulis ucapkan kepada bapak Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr selaku pembimbing yang telah banyak memberi saran, kemudian kepada bapak Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan,M.Agr dan Dr. Liyantono, S.T.P, M.Agr, selaku penguji dan pemberi saran pada skripsi ini. Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan untuk kedua orang tua saya, Bapak (Idi,S.P) dan Ibu (Sartini), serta kedua adik saya Muhammad Adhi Prasetio dan Ninid Handriatni Siskartika atas semua doa dan kasih sayangnya. Tidak lupa juga penulis ucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu selama penelitian, Bapak Wana, Mas Firman, Mas Darma, Mas Safrudin dan Bapak Joko selaku teknisi lab. lapangan Siswadhi Supardjo dan lab. Instrumentasi dan Kontrol, kemudian ucapan terima kasih kepada Heri Heriyanto, M. Nafis Rahman, Nopri Suryanto, M. Hasan A, Andreas G, Setia Trianto, kak Cecep SR, kak Setya Permana, Awanis, Eti Supriati, Syukrio Idaman, Setya Agung dan teman-teman Orion 46 atas bantuan dan semangatnya selama penelitian dan penyusunan skripsi. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat. Bogor, Desember 2013 Muhammad Sigit Gunawan F

10 DAFTAR ISI PRAKATA vi DAFTAR ISI vii DAFTAR TABEL vii DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR LAMPIRAN ix PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Tujuan Penelitian 2 METODE 3 Alat dan Bahan 3 Prosedur Penelitian 3 HASIL DAN PEMBAHASAN 7 Identifikasi Masalah 7 Pengukuran Gaya Awal 8 Perancangan Sistem Kendali Otomatis 9 Pembuatan Sistem Kendali Otomatis Rem dan Transmisi 17 Uji Fungsional 19 Uji Kinerja 22 SIMPULAN DAN SARAN 26 Simpulan 26 Saran 27 DAFTAR PUSTAKA 27 RIWAYAT HIDUP 40 DAFTAR TABEL 1. H asil uji kecepatan gerakan unit pengendali Smart Tractor EF453T U ji Keberhasilan posisi unit pengendali transmisi, unit rem kanan dan kiri di laboratorium U ji waktu perpindahan dari maju - mundur unit transmisi U ji radius putar unit rem kanan dan unit rem kiri U ji keberhasilan posisi unit pengendali transmisi, rem kanan dan kiri di lapang U ji Keberhasilan posisi rem kanan dan kiri di lapang dengan limit switch diturunkan 24

11 7. U ji radius putar unit rem kanan dan unit rem kiri pengereman penuh U ji radius putar unit rem kanan dan unit rem kiri pengereman penuh tanpa pully U ji keberhasilan posisi rem di lapang dengan modifikasi pengecilan diameter pully (rem kanan) dan tanpa pully (rem kiri) 26 DAFTAR GAMBAR 1. D iagram alir penelitian 6 2. P ola pengolahan lahan yang dilakukan pada penelitian sebelumnya 7 3. S urvei lapang pada pengolahan lahan menggunakan Smart Tractor 7 4. U nit pengendali rem sebelum dimodifikasi 8 5. P engukuran gaya untuk menggerakkan tuas transmisi 9 6. P engukuran gaya untuk menggerakkan pedal rem 9 7. D iagram bebas tuas transmisi maju-mundur S udut-sudut yang terbentuk pada mekanisme empat batang hubung P roses simulasi perhitungan menggunakan Excel dan Macro VB D iagram benda bebas unit pengendali tuas rem kanan D iagram benda bebas unit pengendali tuas rem kiri U nit pengendali tuas transmisi maju-mundur K onsep rancangan modifikasi pedal rem kanan K onsep rancangan modifikasi pedal rem kiri P emrograman mikrokontroler menggunakan Code Vision AVR R angkaian elektronik sistem pengendalian awal dan modifikasi U nit pengendali transmisi maju-mundur U nit pengendali rem kanan dan kiri 19

12 19. H asil kalibrasi dan validasi unit pengendali kemudi H asil kalibrasi dan validasi unit pengendali akselerasi H asil kalibrasi dan validasi unit pengendali implemen P engujian radius putar awal unit pengendali rem kanan P engujian unit pengendali rem kanan dengan penurunan limit switch 25 DAFTAR LAMPIRAN 1. D iagram awal sistem pengendali Smart Tractor EF 453T D iagram modifikasi sistem pengendali Smart Tractor EF 453T G ambaran modifikasi dan rancang bangun yang dilakukan H asil simulasi empat batang hubung crank and rocker C ontoh perhitungan pada simulasi lengan R 2 posisi H asil simulasi keragaman kecepatan putar G ambar orthogonal unit pengendali tuas transmisi G ambar orthogonal unit pengendali rem kanan G ambar orthogonal unit pengendali rem kiri P erhitungan dan analisis ulang pengendali rem kanan P erhitungan dan analisis ulang pengendali rem kiri 39

13

14 PENDAHULUAN Latar Belakang Traktor adalah suatu mesin traksi yang dirancang dan dinyatakan sebagai penyedia tenaga bagi peralatan pertanian dan perlengkapan usaha tani (Sembiring N.dkk, 1998). Menurut SNI 7416 traktor roda empat merupakan mesin berdaya gerak sendiri berupa motor diesel, beroda empat (ban karet atau ditambah roda sangkar dari baja) yang mempunyai tiga titik gandeng, berfungsi untuk menarik, menggerakkan, mengangkat, mendorong alat dan mesin pertanian dan juga sebagai sumber daya penggerak. Tenaga yang dihasilkan oleh traktor relatif konstan dan mampu bekerja secara terus-menerus. Hal ini bertolak belakang dengan kemampuan manusia dan hewan yang mempunyai batas ketahanan terhadap waktu dan terus menurun kemampuannya dalam melakukan kerja. Penggunaan traktor dalam proses produksi pertanian sangat berkaitan dengan kemampuan operator yang tidak lain adalah manusia. Kemampuan manusia yang satu dan lainnya yang tidak serupa serta faktor alamiah manusia seperti kelelahan dan kondisi psikis yang mudah berubah berdampak negatif pada traktor yang digunakan. Otomatisasi sistem pengendalian traktor atau yang biasa disebut autonomous traktor adalah pengendalian otomatis pada semua kegiatan operasi pengendalian traktor dan sistem jalur yang terkoordinasi dengan GPS. Otomatisasi traktor memudahkan operator karena operator hanya bertugas mengawasi sistem dan tidak bekerja penuh pada pengoprasian traktor. Otomatisasi pengendalian traktor adalah salah satu usaha dalam precision farming untuk meningkatkan produktifitas pertanian. Otomasi traktor juga mencakup salah satu tujuan dari precision farming yaitu tepat lokasi. Tepat lokasi pengolahan dilakukan dengan adanya lintasan di lahan yang terkoordinasi dengan GPS sehingga mengurangi losses atau overlaping. Losses mengakibatkan berkurangnya hasil produksi dari titik optimalnya yang disebabkan oleh adanya lahan yang tidak terolah. Overlaping mengakibatkan bertambahnya biaya yang dikeluarkan dari biaya yang seharusnya dimana overlaping disebabkan adanya pengulangan pengolahan pada beberapa titik pengolahan. Losses dan overlaping terjadi karena tidak adanya sebuah jalur yang tepat bagi operator serta kondisi lahan yang tidak rata mengakibatkan operator tidak mengetahui jika lintasan yang dilalui kurang tepat. Penelitian otomatisasi traktor telah banyak dilakukan baik di Indonesia maupun di luar negeri. Beberapa hasil dari penelitian yang dilakukan di Indonesia masih diperlukan adanya modifikasi atau perbaikan untuk mencapai kesempurnan rancangan. Kegiatan penelitian ini merupakan penelitian lanjutan dari penelitian sebelumnya dengan judul pengembangan sistem kemudi otomatis pada traktor pertanian menggunakan navigasi GPS (Desrial et. al., 2010), rancang bangun sistem kontrol otomatis untuk kemudi, kopling dan akselerator pada traktor pertanian (Desrial et. al., 2011), pengembangan metoda deteksi rintangan menggunakan kamera CCD untuk traktor tanpa awak (Ahmad et. al., 2011), modifikasi sistem pengendalian kemudi traktor, tuas kopling, dan tuas akselerasi traktor roda empat menggunakan mikrokontroller DT-51 (Sumarno, 2012) dan

15 2 rancang bangun sistem kemudi otomatis traktor pertanian berbasis GPS (Rahman, 2013). Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, Smart Tractor dapat melakukan operasi di lapangan tanpa bantuan operator, dimana sudah dilengkapi sistem kemudi yang cukup untuk melakukan kegiatan akselerasi, belok, berhenti, operasi implemen, serta penambahan sistem navigasi GPS (Global Positioning System) dalam pengoperasiannya. Akan tetapi pengujian lapangan yang dilakukan oleh Rahman pada tahun 2012, rem kanan dan kiri tidak difungsikan maka digunakan pola overlapping alternation. Pola ini untuk traktor yang memiliki turning radius yang sangat besar. Penggunaan implemen pada umumnya diangkat saat berbelok untuk menghindari patahnya tiga titik gandeng, meskipun garu dan bajak rotari dapat dioperasikan ketika berbelok tetapi hanya untuk berbelok Oleh karena itu dibutuhkan sebuah pengendali otomatis untuk mengendalikan tuas transmisi maju-mundur dan pengendali otomatis rem kanan dan kiri. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah memodifikasi sistem pengendalian otomatis pedal rem dan merancang bangun tuas transmisi maju-mundur traktor roda empat. Mengintegrasikan ke dalam sistem yang sudah ada dan melakukan uji fungsional sistem yang dibuat.

16 3 METODE Penelitian dilaksanakan dari bulan Febuari 2013 sampai Oktober 2013 di Laboratorium Instrumentasi Kontrol dan Laboratorium Lapangan Siswadhi Supardjo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Alat dan Bahan Alat Solder Toolbox Bor Tangan Multimeter Las Listrik Gerinda Timbangan Pegas Tachometer Bahan Mikrokontroler ATMega 128 Komponen Elektronik Komputer/ netbook Besi Behel Accumulator Motor Listrik DC 12 Volt Inverter Volt Prosedur Penelitian Nylon Bahan Logam Limit switch H-Bridge Traktor Roda Empat Besi Pipa Kegiatan penilitian ini terdiri dari tahapan meliputi perancangan dan perhitungan teknis, modifikasi Secara umum, prosedur penelitian mengikuti kaidah umum rancang bangun. Tahapan penelitian meliputi: 1. Identifikasi masalah dan kebutuhan yang diperlukan agar modifikasi pengendalian traktor otomatis dan rancang bangun unit pengendali otomatis tuas transmisi maju-mundur dapat dilakukan. Traktor otomatis yang dimiliki oleh Departemen Teknik Mesin dan Biosistem lebih dikenal dengan sebutan Smart Tractor EF453T. Smart tractor ini dapat melakukan pengendalian secara otomatis pada pedal rem, pedal akselerasi, tuas transmisi, roda kemudi, pedal kopling. Smart tractor ini memiliki permasalahan yaitu traktor tidak dapat bergerak mundur secara otomatis serta radius putar yang cukup besar. Berdasarkan permasalahan tersebut, maka dirumuskan beberapa alternatif solusi yang mungkin. 2. Pengukuran gaya awal dilakukan untuk mengetahui kebutuhan gaya serta untuk menggerakkan masing-masing unit mekanisme. Gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan transmisi sebesar N, pedal rem kiri dibutuhkan gaya sebesar N dan untuk menggerakkan pedal rem kanan sebesar N. 3. Pada tahap perancangan sistem pengendali otomatis, terdiri dari beberapa tahapan yaitu rancangan fungsional dan struktural, analisis teknik dan perancangan rangkaian elektronika untuk mengatasi masalah yang telah diidentifikasi. Tahapan analisis teknik pada umumnya merupakan tahapan perhitungan untuk mengetahui ukuran, gaya yang bekerja serta daya yang diperlukan. Tahapan ini selain melakukan perhitungan juga melakukan tahapan simulasi perhitungan untuk menganalisa mekanisme batang penghubung empat

17 4 batang lengan berayun. Simulasi menggunakan software Microsoft Excel dan Visual Basic. Persamaan yang digunakan pada analisa teknik a. Menghitung torsi F = m x g (1) T = F x r (2) b. Menghitung daya yang diperlukan ω = 2π x (3) P = T x ω (4) P = F x r x ω (5) n = (rps) (7) P = (8) c. Menghitung diameter puli penggerak Putaran motor (rps) = (9) Keliling lingkaran = (10) (11) d. Menghit ung daya motor yang diperlukan P hitung (Watt) = (12) P (Watt) = P hitung x nilai safety factor (13) e. Menghit ung prosentase keberhasilan Keberhasilan (%) = (14) f. Rumus perhitungan dalam empat batang hubung s 2 = (15) y = (16) x = (17) (18) (19) (20) (21) (22) 4. Pembuatan dan modifikasi mekatronika pengendalian traktor otomatis mencakup pembuatan sistem mekanik pada unit pengendali tuas transmisi dan pemisahan unit pengendali pedal rem, memodifikasi sistem kerja unit kopling dan rangkaian elektronika serta membuat pemrograman sistem pada mikrokontroller. Diagram alir sistem pengendali pada penelitian yang dilakukan oleh Rahman pada tahun 2013 dapat dilihat pada Lampiran 1. Dalam proses modifikasi rancangan, tidak semua bagian diganti melainkan pengoptimalan penggunaan bahan yang ada untuk memperkecil biaya

18 pembuatan, diagram alir unit yang dimodifikasi dan dibuat dapat dilihat pada Lampiran 2 dan Lampiran 3. Pemrograman dilakukan dengan menggunakan bahasa pemrograman C. Program yang ditulis dengan menggunakan aplikasi Code Vision AVR, yang kemudian mengunduhnya kedalam chip mikrokontroler. Unit yang telah dibangun dan dimodifikasi kemudian dirangkaikan pada Smart Tractor. Adapun gambaran modifikasi dan rancang bangun yang dilakukan dapat dilihat pada Lampiran Pengujian fungsional dilakukan untuk mengetahui kesesuaian fungsi unit pengendali dengan yang diharapkan. Tahapan uji fungsional meliputi uji kalibrasi, validasi, keberhasilan dan waktu yang dibutuhkan oleh unit. Hasil uji fungsional menentukan kelayakan sistem mekatronika yang dibangun untuk diuji kinerjanya. Jika hasil uji fungsional menunjukkan bahwa sistem mekatronika belum siap, maka penelitian kembali pada tahap perancangan sistem. 6. Pada tahap uji kinerja, sistem mekatronika yang dibangun diuji secara lengkap. Pengujian dilakukan untuk mengetahui terintegrasinya sistem keseluruhan sistem yang ada. Pada tahap uji kinerja dilakukan uji Keberhasilan lapang, waktu operasi dari maju ke mundur atau sebaliknya serta uji radius putar untuk mengetahui apakah modifikasi berhasil dilakukan. Jika hasil uji kinerja belum selesai maka sistem perlu dimodifikasi ulang untuk diuji kinerjanya atau kembali ke tahap perancangan sistem. 7. Evaluasi adalah tahap dimana dilakukan pengolahan data hasil pengujian untuk mengetahui kinerja sistem kontrol yang telah dibuat, meliputi ketepatan pembacaan dan gerakan mekanisme. Diagram alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 1 5 Identifikasi masalah Pengukuran gaya awal Modifikasi Perancangan sistem kendali otomatis Pembuatan mekanisme sistem pengendali Pembuatan rangkaian elektronika sistem pengendali Tidak Tidak Uji Fungsional Ya Uji Kinerja Ya Selesai

19 6 Gambar 1 Diagram alir penelitian

20 7 HASIL DAN PEMBAHASAN Identifikasi Masalah Tahapan identifikasi masalah bertujuan untuk mengetahui masalah serta kebutuhan yang diperlukan dalam penelitian. Studi pustaka dan survei lapang dilakukan untuk mengetahui masalah serta hal-hal yang diperlukan dalam penelitian. Bagian Berdasarkan studi pustaka, masalah yang trerdapat pada smart traktor diantaranya radius putar yang cukup besar dikarenakan pedal rem kanan dan kiri masih dalam satu unit pengendali. Besarnya radius putar mengakibatkan penelitian yang dilakukan Rahman 2013 menggunakan pola overlapping alternation yang yang dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 2 Pola pengolahan lahan yang dilakukan pada penelitian sebelumnya Berdasarkan survei di lapang, diketahui traktor otomatis ini tidak dapat melakukan gerakan mundur secara otomatis, sehingga traktor tidak dapat mengolah sudut lahan yang dapat dilihat pada Gambar 3. Gambar 3 Survei lapang pada pengolahan lahan menggunakan Smart Tractor Penambahan ketiga unit pengendali tersebut harus mampu digerakkan operator secara manual maupun secara otomatis. Unit yang dibuat atau dimodifikasi dapat diintegrasikan dengan sistem yang sudah ada. Rem pada traktor berfungsi mengurangi kecepatan traktor saat dioperasikan bersamaan dan mengurangi jari-jari putar traktor saat berbelok apabila dioperasikan salah satunya saja. Jari-jari putar (radius putar) merupakan jari-jari lingkaran terkecil roda terluar traktor tegak lurus dari putaran traktor (Charles 1967). Unit pengendali rem Smart Traktor Yanmar EF453T hanya dapat mengendalikan rem kanan dan kiri secara bersamaan yang dapat dilihat pada

21 8 Gambar 4. Oleh karena itu diperlukan adanya modifikasi pemisahan unit pengendali rem. Plat Penghubung Rem Pedal Rem Lengan Penggerak Pedal Rem Pully Gambar 4 Unit pengendali rem sebelum dimodifikasi Untuk mengintegrasikan unit yang telah dibuat pada penelitian sebelumnya dengan tiga unit yang baru, diperlukan modifikasi pada unit-unit sebelumnya agar keseluruhan sistem dapat berjalan dengan baik. Unit-unit yang perlu dimodifikasi antara lain unit pengendali kopling, unit rangkaian elektronika, unit sensor tambahan dan kalibrasi serta validasi dari semua unit. Unit kopling diperlukan adanya perbaikan karena dalam pengoprasian transmisi, unit pengendali kopling digunakan terus menerus. Modifikasi pada unit kopling karena pengoprasiannya membutuhkan tegangan 24 Volt dan arus 7 Ampere. Tegangan alternator yang dihasilkan hanya 12 Volt sehingga tidak dapat mengisi daya kedua accu. Keluaran dari inverter memiliki ground yang berbeda dengan rangkaian lain. Diperlukan adanya rangkaian polarity switch yang memiliki ground berbeda dengan ground rangkaian lain. Penggantian unit rangkaian elektronika yang digunakan yaitu mikrokontroler Mikrokontroler ini hanya memiliki 16 pin I/O sedangkan untuk unit rem, transmisi, sensor tambahan dan unit-unit yang sudah ada diperlukan 30 pin untuk kontroler. Sensor tambahan yang digunakan meliputi sensor kopling dan sensor transmisi, sensor ini sangat diperlukan terkait kerusakan fatal yang terjadi ketika salah satu unit(kopling atau transmisi) mengalami kegagalan fungsi yang mengakibatkan kerusakan gearbox. Berdasarkan masalah yang terjadi, pengendalian mekanisme tuas transmisi serta pedal rem kanan dan kiri sangat diperlukan. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan kemampuan traktor dalam berbelok maupun mundur serta mengerjakan pola pengolahan yang beragam. Pengukuran Gaya Awal Pengukuran gaya awal diperlukan untuk menentukan spesifikasi yang diperlukan pada proses perancangan. Pengukuran gaya awal pada tiga komponen aktuator yang dikendalikan menggunakan timbangan pegas. Pengukuran yang dibutuhkan untuk menggerakkan mekanisme dapat dilihat pada Gambar 5. Timbangan Pegas

22 Gambar 5 Pengukuran gaya untuk menggerakkan tuas transmisi Gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan tuas transmisi dari posisi netral ke posisi maju adalah sebesar 14 kgf atau setara dengan N. Gaya yang cukup besar ini karena diambil dari lengan yang terhubung dengan poros untuk menggerakkan transmisi. Selain itu, mekanisme tuas transmisi manual masih terhubung dengan lengan tersebut sehingga menambah besar gaya yang dibutuhkan. Hal ini dikarenakan pengendalian otomatis pada tuas transmisi selain dapat digerakkan secara otomatis juga dapat digerakkan secara manual. Pengukuran gaya pada tuas transmisi dapat dilihat pada Gambar 3. Pengukuran gaya pada pedal rem juga dilakukan untuk mengetahui gaya yang diperlukan dalam menekan rem kanan dan kiri. Pengukuran dapat dilihat pada Gambar 6. 9 Timbangan Pegas Gambar 6 Pengukuran gaya untuk menggerakkan pedal rem Gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan pedal rem kanan adalah sebesar 4 kgf atau setara dengan N dan besar gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan pedal rem kiri sebesar 4.5 kgf atau setara dengan N. Terdapat perbedaan besar gaya yang didapat pada mekanisme rem kanan dan kiri yang disebabkan oleh adanya perbedaan mekanisme penyaluran gaya yang digunakan untuk menggerakkan rem kanan dan kiri. Gaya gesek yang dihasilkan poros horisontal yang digerakkan oleh pedal rem kiri sebelum terhubung dengan join rem kiri mengakibatkan rem kiri lebih berat dibandingkan rem kanan. Perancangan Sistem Kendali Otomatis Proses perancangan merupakan proses yang penting dalam rancang bangun. Proses ini dilakukan perhitungan serta penentuan spesifikasi unit pengendali yang dibangun. Tahapan perancangan meliputi rancangan fungsional, analisis teknik, rancangan struktural serta rancangan sistem kendali Rancangan Fungsional Perancangan dilakukan berdasarkan aspek fungsional dari masing-masing mekanisme yang dibuat. Mekanisme yang dibuat adalah unit pengendali transmisi dan memodifikasi unit pengendali rem menjadi unit pengendali rem kanan dan kiri. Unit pengendali transmisi berfungsi untuk mengendalikan pergerakan transmisi sesuai dengan yang diperintahkan. Pengendalian transmisi dilakukan agar traktor mampu bergerak maju, mundur serta menetralkan transmisi ketika traktor selesai beroperasi. Unit pengendali rem kanan berfungsi untuk mengendalikan pedal rem kanan agar bergerak sesuai dengan yang diperintahkan. Pengendalian rem kanan

23 10 dilakukan agar traktor dapat menghentikan putaran roda kanan belakang saat rem kanan dioperasikan sehingga memperkecil radius putar pada saat traktor berbelok ke kanan. Unit pengendali rem kiri berfungsi untuk mengendalikan pedal rem kiri agar bergerak sesuai dengan yang diperintahkan. Pengendalian rem kiri dilakukan agar traktor dapat menghentikan putaran roda kiri belakang saat rem kiri dioperasikan sehingga memperkecil radius putar pada saat traktor berbelok ke kiri. Analisis Teknik Analisis teknik diperlukan pada proses perancangan untuk menentukan spesifikasi yang dibutuhkan bagi masing-masing unit pengendali. Analisis teknik meliputi perhitungan kebutuhan daya motor penggerak dan ukuran optimum unit yang dibuat karena keterbatasan ruang dan daya yang tersedia. Unit pengendali transmisi Unit pengendali transmisi digerakkan menggunakan motor DC dimana lengan poros transmisi diperpanjang dan dihubungkan mekanisme batang penghubung empat batang lengan berayun yang bertujuan untuk menurunkan gaya. Selain itu, mekanisme batang penghubung empat mempunyai kelebihan dimana mekanisme dapat digerakkan ke arah yang berlawanan. Perubahan arah gerakan ini berfungsi untuk mengembalikan posisi tuas transmisi baik dari maju ke mundur maupun sebaliknya. Perpanjangan tuas poros transmisi (R 4 ) yang pada awalnya 5 cm dirancang menjadi 27 cm, Panjang lengan R 2 13 cm dan R 3 29 cm merupakan panjang maksimum terhadap ruang yang tersedia dan tidak mengganggu kerja operator maupun mekanisme lainnya. Menurut pengukuran yang dilakukan jarak antara poros lengan R 2 dengan R 4 yang merupakan lengan semu (R 1 ) yaitu 32 dengan sudut kemiringan Pergerakan lengan R 4 dari posisi netral ke posisi maju ataupun mundur membentuk sudut 15 0 terhadap posisi netral yaitu 90 0 yang dapat dilihat pada Gambar 7. R 3 Netral Mundur F \ R 2 Motor DC T m R 1 Maju T tr R 4 Gambar 7 Diagram bebas tuas transmisi maju-mundur Untuk mengetahui seberapa besar pergerakan lengan R 1 agar lengan R 4 dapat bergerak sesuai yang di rancang, maka perlu diketahui sudut-sudut yang terjadi pada mekanisme empat batang hubung. Sudut-sudut yang terbentuk pada mekanisme empat batang hubung dapat dilihat pada Gambar 8.

24 11 B R 3 A R 4 y R 2 s x O 2 R 1 Gambar 8 Sudut-sudut yang terbentuk pada mekanisme empat batang hubung Setelah diketahui sudut yang terbentuk, maka dilakukan tahapan simulasi menggunakan software microsoft excel yang dilengkapi dengan macro visual basic. Hal ini dilakukan dikarenakan untuk mengetahui sudut yang diperlukan lengan R 2 untuk menggerakkan lengan R 4 tepat pada posisi maju, netral atau mundur. Selain itu, kecepatan lengan R 4 dan keragaman percepatan perlu diketahui untuk mempermudah proses pengendalian serta program yang dibuat. Hasil dari simulasi perhitungan pada software dapat dilihat pada Lampiran 4 dan contoh perhitungan pada simulasi dapat dilihat pada Lampiran 5. Proses simulasi dan program visual basic dapat dilihat pada Gambar 9. O 4 Gambar 9 Proses simulasi perhitungan menggunakan Excel dan Macro VB Berdasarkan hasil simulasi, didapatkan hubungan sudut antara lengan R 4 dan R 2. Sudut rancangan lengan R 4 dan lengan R 2 pada posisi tuas transmisi netral sebesar Sudut yang dibentuk lengan R 4 pada saat tuas transmisi di gerakkan dari posisi netral ke posisi maju atau mundur sebesar Untuk menggerakkan tuas transmisi (R 4 ) dari posisi netral (90 0 ) ke posisi maju, maka lengan R 2

25 12 bergerak ke posisi atau bergerak sebesar dari posisi netral 90 0, sedangkan ke posisi mundur lengan R 2 bergerak ke posisi atau bergerak sebesar sebesar dari posisi netral (90 0 ). Keragaman kecepatan putar yang dapat dilihat pada Lampiran 6, kecepatan putar pada lengan R 4 berkisar dari 0.25 rps atau 0.26 rps pada posisi transmisi maju atau mundur hingga 0.29 rps pada posisi netral. Perbedaan yang tidak signifikan ini menyebabkan program pada mikrokontroler untuk menggerakkan tuas transmisi ke kanan dan ke kiri dapat di sesuaikan. Gaya yang diperlukan untuk menggerakkan tuas transmisi berdasarkan pengukuran gaya awal dari posisi netral ke maju atau netral ke mundur adalah 14 kgf setara dengan N pada tuas yang belum di perpanjang yaitu 5 cm. Sistem pentransmisian daya yang baik adalah dimana daya yang dihasilkan oleh sumber penggerak (P m ) yaitu motor DC dapat ditransmisikan seluruhnya ke poros transmisi (P tr ), sehingga untuk menggerakkan unit ini dibutuhkan daya motor DC sebesar: T = R x F T 4 = R awal x F awal T 4 = 0.05 x T 4 = 6.86 Nm Untuk mengetahui torsi terbesar pada motor DC, maka diperlukan nilai terkecil dari simulasi yang dilakukan yaitu pada sudut Nilai pada sudut 90 0 sebesar 0.29 rps atau 1.82 rad/s dengan sebesar 0.6 rps atau 1.57 rad/s, maka daya yang diperlukan untuk menggerakkan tuas transmisi sebesar. P m = P tr P = T 2 = 3.31 Nm P = 3.31 x 3.77 P = Watt Untuk menambah keamanan dan antisipasi kerusakan motor DC maka diasumsikan motor memiliki effisiensi sebesar 70% dan nilai safety factor sebesar 2, maka daya motor yang digunakan adalah sebesar: P = Berdasarkan ketersediaan motor DC di pasaran, motor yang digunakan adalah motor dengan daya 50 Watt. Unit Pengendali Pedal Rem Kanan Unit pengendali pedal rem kanan digerakkan menggunakan motor DC dengan bantuan batang penggerak yang dihubungkan ke pedal rem. Diagram benda bebas unit pengendali rem kanan dapat dilihat pada Gambar 10.

26 13 Y F Lengan perpanjangan L Pedal Rem Kawat sling α r ɷ Motor DC 12 V F Gambar 10 Diagram benda bebas unit pengendali tuas rem kanan Panjang lengan L didesain 38 cm dan sudut α yang terbentuk adalah 11 0, sehingga panjang Y dapat dihitung dengan persamaan: Y = L x Sin(α) = 38 x Sin(11) = 7.3 cm Pada perancangan, waktu yang dibutuhkan untuk menggerakkan pedal rem dari kondisi kosong menjadi terinjak sepenuhnya didesain 0.6 second, dan kecepatan putar motor sebesar 0.6 rps, sehingga jari-jari r dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: r = 3.2 cm Berdasarkan hasil pengukuran, gaya yang dibutuhkan untuk menarik pedal rem adalah sebesar 4 kgf = N, maka torsi yang dibutuhkan pada motor DC penggerak dihitung berdasarkan persamaan: F = 40 N T = F x r = 40 x = 1.28 Nm Daya motor yang digunakan dengan effisiensi motor 70 % adalah sebesar: P = 6.89 Watt

27 14 Nilai safety factor yang digunakan adalah 2 sehingga besarnya daya motor yang dibutuhkan dihitung menggunakan persamaan: P = P x sf = 6.89 x 2 = Watt Berdasarkan nilai daya yang didapat dan mempertimbangkan motor DC yang sebelumnya telah digunakan maka motor DC 30 watt pada rancangan sebelumnya masih dapat digunakan. Unit pengendali pedal rem kiri Unit pengendali pedal rem kiri digerakkan menggunakan motor DC dengan bantuan batang penggerak yang dihubungkan ke pedal rem. Diagram benda bebas unit pengendali rem kanan dapat dilihat pada Gambar 11. Y Kawat sling F Lengan perpanjangan L α Pedal Rem Motor DC 12 V r ɷ F Gambar 11 Diagram benda bebas unit pengendali tuas rem kiri Panjang lengan L didesain 27 cm dan sudut α yang terbentuk adalah 11 0, sehingga panjang Y dapat dihitung dengan persamaan: Y = L x Sin(α) = 27 x Sin(11) = 5.4 cm Pada perancangan, waktu yang dibutuhkan untuk menggerakkan pedal rem dari kondisi kosong menjadi terinjak sepenuhnya didesain 0.6 second agar serupa dengan desain rem kanan dan kecepatan putar motor sebesar 0.5 rps, sehingga jari-jari r dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: r = 2.8 cm Berdasarkan hasil pengukuran, gaya yang dibutuhkan untuk menarik pedal rem adalah sebesar 4.5 kgf = N, maka torsi yang dibutuhkan pada motor DC penggerak dihitung berdasarkan persamaan:

28 15 F = 45 N T = F x r = 45 x = 1.3 Nm Daya motor yang digunakan dengan effisiensi motor 70 % adalah sebesar: P = 5.8 Watt Nilai safety factor yang digunakan adalah 2 sehingga besarnya daya motor yang dibutuhkan dihitung menggunakan persamaan: P = P x sf = 5.8 x 2 = 12 Watt Berdasarkan ketersediaan di pasaran, motor yang digunakan adalah motor dengan daya 30 watt. Rancangan Struktural Dalam perancangan, pemilihan bentuk dan penentuan bahan yang digunakan merupakan proses yang sangat penting sehingga sesuai untuk dirangkaikan pada traktor Yanmar EF 453T. Unit pengendali juga dirancang agar tidak mengganggu pengoperasian unit-unit yang dikendalikan jika dioperasikan secara manual. Unit pengendali transmisi dirancang agar mampu menggerakkan tuas transmisi maju-mundur layaknya dikendalikan oleh operator. Unit digerakkan oleh motor DC 50 Watt. Putaran motor DC ditransmisikan ke tuas yang berada di bawah operator menggunakan sistem mekanisme batang penghubung empat batang lengan berayun (crank and rocker). Ketiga lengan dan rangka mekanisme terbuat dari plat baja yang dipotong sesuai dengan ukuran. Unit pengendali transmisi dilengkapi dengan sensor kopling sehimgga unit ini berfungsi hanya saat posisi pedal kopling terinjak. Secara umum unit pengendalian transmisi majumundur dapat dilihat pada Gambar 12 dan gambar ortogonal rancangan dapat Lengan poros motor DC (R 2 ) Motor DC 12 V Limit Switch Rangka mekanisme Poros putar transmisi dilihat di Lampiran 7. Gambar 12 Unit pengendali tuas transmisi maju-mundur Lengan poros tuas transmisi (R4) Lengan penghubung R 2 dan R 4 (R 3 ) Pengencang ke lengan poros transmisi Pengendalian rem kanan dilakukan menggunakan motor DC 30 Watt. Pedal rem dihubungkan dengan batang penggerak yang berfungsi memudahkan pengendalian serta menurunkan gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan pedal rem. Batang penggerak yang digunakan berupa besi pipa berdiameter 25 mm,

29 16 ketebalan 3 mm dan panjang 48 cm. Pada ujung batang penggerak dipasang kawat sling baja berdiameter 1 mm yang berhubungan dengan puli berdiameter 6.4 cm berbahan dasar plastik Nylon. Batang penggerak dibengkokan 90 0 sepanjang 10 cm agar posisi kawat sling sejajar dengan puli yang terhubung dengan motor DC 30 watt. Secara umum unit pengendali pedal rem kanan dapat dilihat pada Gambar 13 dan gambar ortogonal rancangan dapat dilihat di Lampiran 8. Lantai pijakan kaki operator Pedal rem kanan Lengan pemanjangan Pully Kawat Sling Gambar 13 Konsep rancangan modifikasi pedal rem kanan Motor DC 12 V Pengendalian rem kiri dirancang menyerupai unit pengendali rem kanan. Namun, batang penggerak yang digunakan pada rem kiri merupakan pipa berdiameter 30 mm ketebalan 2 mm dan panjang 20 cm serta puli yang digunakan berdiameter 7 cm. Secara umum unit pengendali pedal rem kanan dapat dilihat pada Gambar 14 dan gambar ortogonal rancangan dapat dilihat di Lampiran 9. Lantai pijakan kaki operator Plat penghubung rem kanan dan kiri Pedal rem kiri Lengan pemanjangan Kawat Sling Motor DC 12 V Pully Gambar 14 Konsep rancangan modifikasi pedal rem kiri Rancangan Sistem Kendali Unit pengendali transmisi Pada perancangan sistem unit pengendali transmisi, motor DC digerakkan dengan tipe kontrol on-off dengan sistem loop tertutup yang diperintahkan oleh mikrokontroler melalui perangkat H-Bridge. H-Bridge merupakan modul yang digunakan untuk mengubah arah putaran motor DC dengan mengubah polaritas output sesuai dengan yang diperintahkan. Terdapat sensor yang diletakkan pada unit kopling, sensor ini berfungsi untuk mengecek posisi kopling dimana saat

30 kopling tidak tertekan maka unit transmisi tidak akan bergerak. Penentuan posisi maju, netral dan mundur ditentukan menggunakan delay command oleh mikrokontroler yaitu untuk setiap satu gerakan dari mundur ke netral, netral ke maju atau sebaliknya menggunakan delay command 200 ms, sehingga untuk menggerakkan tuas transmisi dari posisi maju ke mundur menggunakan delay command 600 ms. Pengaman unit pengendali transmisi menggunakan dua perangkat limit switch. Perangkat limit switch yang dilengkapi dioda digunakan sebagai pengaman ketika tuas transmisi berada pada titik maksimum maju atau mundur lengan R 1 menyentuh limit switch sehingga arus yang dialirkan terputus. Perangkat limit switch lainnya berfungsi sebagai sensor pengecek, saat tuas transmisi belum mencapai titik maksimum penggantian tranmisi maka kopling tidak akan terangkat. Unit pengendali rem kanan Rancangan sistem pengendali rem kanan menggunakan motor DC sebagai sumber penggerak. Motor DC dikendalikan dengan tipe kontrol on-off dengan sistem loop terbuka, yang berarti tidak ada sensor yang menjadi umpan balik ke sistem. Motor DC dikendalikan oleh mikrokontroler melalui perangkat H-Bridge dimana perintah yang diberikan secara terus menerus baik dalam proses naik maupun turun. Hal ini dilakukan untuk melakukan koreksi ke posisi yang diperintahkan ketika mekanisme kembali terangkat akibat adanya faktor dari luar maupun pegas dari rem. Untuk menghindari kerusakan unit, perangkat limit switch digunakan pada mekanisme ini sebagai pengaman agar mekanisme berhenti ketika posisi maksimum (bawah) dan minimum (atas). Unit pengendali rem kiri Rancangan sisitem pengendali rem kiri serupa dengan pengendalian rem kanan yaitu kontrol on-off dengan sistem loop terbuka. Motor DC dikendalikan oleh mikrokontroler melalui perangkat H-Bridge. Perangkat limit switch digunakan sebagai pengaman mekanisme untuk menghidari kerusakan unit. Pembuatan Sistem Kendali Otomatis Rem dan Transmisi Proses pembuatan sistem kendali baik mekanik maupun elektronik dilakukan berdasarkan rancangan yang telah dibuat. Pemrograman sistem pada mikrokontroler dilakukan menggunakan Code Vision AVR. Hal ini dilakukan berdasarkan kemudahan dalam pembuatan dikarenakan lengkapnya library yang terdapat pada Software tersebut serta bahasa pemrograman yang digunakan berbasis bahasa pemrograman C (Rahman, 2013). Pemrograman menggunakan bahasa C karena bahasa C merupakan bahasa pemrograman tingkat tinggi, yang powerfull, fleksibel, portable dan memudahkan desainer, sehingga dapat dijalankan pada beberapa sistem operasi yang berbeda. File yang telah dibuat kemudian di-compile dan didownload ke chip mikrokontroler. Pemrograman menggunakan Code Vision AVR dapat dilihat pada Gambar

31 18 Gambar 15 Pemrograman mikrokontroler menggunakan Code Vision AVR Rangkaian elektronik yang digunakan dibuat dalam 1 kotak kontrol agar memudahkan perangkaian. Rangkaian tersebut meliputi: mikrokontroler, rangkaian power supply, rangkaian H-Bridge, rangkaian polarity switch untuk kopling penurun tegangan output encoder, rangkaian sensor, rangkaian pendingin, inverter Volt dan LCD. Perubahan susunan rangkaian yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 16. Mikrokontroler H-Bridge Penurun Tegangan Encoder Inverter Volt LCD (a) Awal (b) Dimodifikasi Gambar 16 Rangkaian elektronik sistem pengendalian awal dan modifikasi Sumber tenaga listrik yang digunakan dalam sistem kontrol adalah satu buah accu yang terdapat pada traktor. Penurunan jumlah penggunaan accu dalam pengendalian kopling karena adanya rangkaian inverter Volt, sehingga penggunaan kopling tidak terkendala daya accu yang tidak terisi oleh alternator. Keluaran dari inverter merupakan listrik DC dengan tegangan 24 Volt dan arus maksimum 15 Ampere dan dilengkapi fuse warning yang berfungsi untuk mengamankan motor DC dari kelebihan beban, arus pendek atau daya dari aki menurun. Unit kopling dan transmisi dilengkapi dengan sistem sensor yang saling terkait Sensor transmisi dan sensor kopling menggunakan limit switch dan unit pengendali transmisi maju-mundur dapat dilihat pada Gambar 17.

32 19 Motor DC Lengan Motor DC (R 2 ) Limit switch Sensor Unit Transmisi Lengan Penghubung R 2 dan R 4 (R 3 ) Lengan poros tuas transmisi (R 4 ) Poros Transmisi Gambar 17 Unit pengendali transmisi maju-mundur Unit pengendali pedal rem kiri dan pedal rem kanan dibuat berdasarkan rancangan Lengan Penggerak Pedal Rem Kiri Lengan Penggerak Pedal Rem Kanan Kawat sling Pully Rem Kiri Pully Rem Kanan yang telah dibuat. Kedua unit pengendali ini dapat dilihat pada Gambar 18. Gambar 18 Unit pengendali rem kanan dan kiri Uji Fungsional Uji fungsional dilakukan untuk mengetahui apakah tiap mekanisme yang dibuat dapat bekerja dengan baik. Uji fungsional ini dilakukan dengan menghitung kecepatan gerakan pada tiap unit untuk bekerja, melakukan kalibrasi dan validasi pada tiap unit pengendalian. Uji kecepatan gerakan setiap unit dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1 Hasil uji kecepatan dan waktu gerakan unit pengendali Waktu (s) Kecepatan Unit Pengendali Pergerakan (cm/s) A B A B Transmisi Netral Mundur Netral Maju Maju Mundur Akselerasi

33 20 Rem Kiri Atas Bawah Bawah Atas Rem kanan Atas Bawah Bawah Atas Kemudi Tengah Kanan Tengah Kiri Kanan Kiri Kopling Bawah Atas Atas Bawah Implemen Bawah Atas Atas Bawah Keterangan: A Pengambilan data berdasarkan pengoperasian rata-rata secara manual oleh operator B Pengambilan data dilakukan saat traktor dalam keadaan diangkat (kondisi statis) Berdasarkan Tabel 1 dapat diketahui dimana adanya perbedaan antara kecepatan perancangan dan kecepatan uji. Pembuatan unit mekanisme didasarkan pada percobaan manual yang sebelumnya dilakukan. Namun, perbedaan kecepatan pergerakan dikarenakan adanya perbedaan tingkat Keberhasilan ukuran, perbedaan kecepatan motor DC yang digunakan. Kecepatan perancangan tidak selalu lebih cepat dari kecepatan uji, hal ini dapat dilihat pada steer dan transmisi. Semakin cepat pergerakan unit maka semakin banyak dan baik perintah yang dapat diberikan pada unit tersebut. Selain uji kecepatan gerakan uji fungsional juga dilakukan dengan menguji Keberhasilan posisi. Uji ini dilakukan untuk mengetahui adanya kegagalan fungsi dari unit pada saat unit bekerja. Uji Keberhasilan dilakukan dengan memberikan perintah kepada unit pengendali kemudian unit pengendali mngerjakan perintah sesuai yang diberikan. Hasil uji Keberhasilan dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2 Uji Keberhasilan posisi unit pengendali transmisi, unit rem kanan dan kiri di laboratorium Unit Parameter Uji Status Keberhasilan (%) Unit Transmisi Netral-Maju 100 Netral-Mundur 100 Maju-Mundur 100 Unit Rem Kiri Keberhasilan posisi Atas Bawah 100 Bawah Atas 100 Unit Rem Kanan Atas Bawah 100 Bawah Atas 100 Berdasarkan hasil uji Keberhasilan diketahui Keberhasilan posisi dari ketiga sistem yang diuji mencapai 100%. Hal ini mengindikasikan sistem berjalan dengan baik tanpa adanya kegagalan fungsi sistem. Proses kalibrasi dan validasi ulang dilakukan untuk mengetahui

34 kesesuaian nilai sensor terhadap posisi mekanisme yang digerakkan. Kalibrasi dilakukan dengan mengukur nilai yang dibentuk oleh mekanisme disesuaikan dengan nilai sensor yang diperoleh. Validasi dilakukan dengan mengukur kesesuaian nilai yang dibentuk oleh mekanisme dengan interval nilai sensor yang diberikan melalui mikrokontroler. Grafik kalibrasi dan validasi yang telah dilakukan pada steer dapat dilihat pada Gambar (a) Kalibrasi (b) Validasi Gambar 19 Hasil kalibrasi dan validasi unit pengendali kemudi Berdasarkan grafik diketahui kalibrasi ulang yang dilakukan pada unit pengendali kemudi mendapatkan nilai regresi sebesar Nilai regresi mendekati angka 1 mengindikasikan kesesuaian sudut yang dibuat oleh kemudi dengan pembacaan nilai encoder. Dalam grafik kalibrasi terdapat garis horisontal traktor lurus yang merupakan nilai encoder keluaran pada saat traktor berjalan lurus. Berdasarkan grafik validasi, encoder yang digunakan masih berfungsi dengan baik karena kelinierannya dalam pembacaan sudut, hal ini dibuktikan dengan nilai regresi pada validasi sebesar Kalibrasi dan validasi juga dilakukan pada pedal akselerasi dan tuas implemen yang dapat dilihat pada Gambar 20 dan 21. (a) Kalibrasi (b) Validasi Gambar 20 Hasil kalibrasi dan validasi unit pengendali akselerasi

35 22 (a) Kalibrasi (b) Validasi Gambar 21 Hasil kalibrasi dan validasi unit pengendali implemen Berdasarkan grafik kalibrasi yang dilakukan pada unit pengendali implemen dan akselerasi mendapatkan persamaan polinomial. Hal ini dapat mengindikasikan potensio linier 10K yang digunakan, jumlah keluaran hambatan dan jumlah putaran tidak linier. Namun, hasil validasi dari kedua unit tersebut membuktikan dimana R koreksi mendekati angka 1 sehingga potensio linier 10K layak digunakan untuk mengatur unit pengendali. Uji Kinerja Uji kinerja dilakukan untuk mengetahui kinerja mekanisme dengan unit lain serta mengetahui adanya kegagalan fungsi dilapang. Uji kinerja dilakukan dengan menggerakkan traktor maju kemudian mundur untuk mengetahui kinerja unit pengendali tranmisi dan integrasi dengan unit pengendali lainnya. Uji kinerja dilakukan dua kali yaitu dengan menggerakkan traktor secara manual dan autonomous maju mundur. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja unit pengendali tuas transmisi dengan unit lainnya seperti pedal akselerasi dan kopling. Hasil pengujian traktor maju mundur disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Uji waktu perpindahan dari maju - mundur unit transmisi Unit Unit Transmisi Parameter Uji Waktu Perpindahan dari Maju ke Mundur Status Waktu (s) Manual 3.46 Autonomous 3.76 Waktu yang dihasilkan pergerakan traktor secara autonomous dan manual tidak berbeda jauh. Hal ini mengindikasikan kecepatan sistem bekerja hampir serupa saat traktor dikendalikan manual oleh operator. Uji kinerja juga dilakukan dengan menggerakkan traktor berbelok ke kanan dan berbelok kekiri. Uji ini dilakukan untuk mengetahui kinerja rem kanan dan kiri yang telah dimodifikasi dengan melihat besar radius putar. Semakin besar radius putar mengindikasikan tidak berfungsinya rem kanan atau kiri. Uji ini dilakukan dengan mengoperasikan traktor secara autonomous dan manual. Contoh pengujian unit pengendali rem kanan dapat dilihat pada Gambar 22 dan hasil pengujiannnya disajikan pada Tabel 4.

36 23 R R (a) Manual (b) Autonomous Gambar 22 Pengujian radius putar awal unit pengendali rem kanan Tabel 4 Uji radius putar unit rem kanan dan unit rem kiri Unit Parameter Uji Status Jari-jari (m) Unit Rem Kiri Manual 1.3 Autonomous 3.2 Radius putar Unit Rem Kanan Manual 1.3 Autonomous 3.5

37 24 Tabel 5 Uji keberhasilan posisi unit pengendali transmisi, rem kanan dan kiri di lapang Unit Parameter Uji Status Keberhasilan (%) Unit Transmisi Netral-Maju 100 Netral-Mundur 100 Maju-Mundur 100 Unit Rem Kiri Keberhasilan posisi Atas Bawah 100 Bawah Atas 100 Unit Rem Kanan Atas Bawah 100 Bawah Atas 100 Berdasarkan hasil uji kinerja dapat diketahui unit pengendali transmisi dapat bekerja dengan baik meskipun ada pengaruh eksternal dari sistem seperti getaran engine dan lahan yang tidak rata. Berbeda halnya dengan unit pengendali rem kanan dan kiri, radius putar yang dihasilkan autonomous berbeda jauh dengan radius putar secara manual. Radius putar manual berbelok ke kiri 1.3 m sedangkan radius putar autonomous berbelok ke kiri adalah 3.5 m. Untuk radius putar manual berbelok ke kanan 1.3 sedangkan radius putar uji kinerja berbelok ke kanan adalah 3.9 m. Selisih radius putar antara uji autonomous dan uji manual dikarenakan kampas rem belum menekan piringan rem secara penuh. Hal ini tidak diketahui pada saat uji fungsional karena uji fungsional dilakukan pada saat traktor diangkat sehingga tidak ada gaya dorongan dari roda lain. Dorongan dari roda lain mengakibatkan roda yang direm ikut berputar sehingga radius putar menjadi besar. Untuk menambah pengereman maka dilakukan penurunan limit switch ke posisi penekanan rem maksimum. Dilakukan uji keberhasilan untuk mengetahui kinerja dari unit pengendali rem yang menggunakan rancangan pully dan motor sebelumnya. Hasil uji Keberhasilan unit pengendali rem kanan dan kiri dengan penurunan posisi limit siwtch dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6 Uji Keberhasilan posisi rem kanan dan kiri di lapang dengan limit switch diturunkan Unit Parameter Uji Status Keberhasilan (%) Unit Rem Kiri Atas Bawah 50 Bawah Atas 100 Keberhasilan posisi Unit Rem Kanan Atas Bawah 50 Bawah Atas 100 Nilai keberhasilan yang diperoleh pada kedua rem tidak mencapai 100% dikarenakan rem kembali terangkat setelah menekan limit switch dan motor DC berhenti berputar. Rem yang terangkat mengakibatkan limit switch tidak tertekan

38 sehingga motor kembali berputar menekan limit switch. Hal tersebut terjadi berulang kali yang berakibat rem belum maksimum digunakan pada saat berbelok sehingga radius putar yang dihasilkan masih jauh dari radius putar manual. Hasil uji radius putar dapat dilihat pada Gambar 23 dan Tabel R Gambar 23 Pengujian unit pengendali rem kanan dengan penurunan limit switch Tabel 7 Uji radius putar unit rem kanan dan unit rem kiri pengereman penuh Unit Parameter Uji Status Jari-jari (m) Unit Rem Kiri Manual 1.3 Autonomous 2.2 Radius putar Unit Rem Kanan Manual 1.3 Autonomous 2.4 Selisih radius putar yang diperoleh dengan menurunkan limit switch sudah lebih kecil tetapi masih jauh dari radius putar manual. Terangkatnya rem setelah motor DC berhenti berputar disebabkan adanya gaya yang berlawanan dengan gaya penekanan rem oleh piston rem dan pegas. Rem traktor Yanmar EF453T menggunakan rem hidrolik sehingga apabila penekanan tidak dilakukan cairan hidrolik berhenti menekan piston rem dan pedal rem terangkat. Gaya pengangkatan rem kanan dan kiri berdasarkan pengukuran ulang sebesar 11 kgf dan 12 kgf. Oleh karena itu di perhitungkan gaya tahanan putar motor DC yang digunakan untuk menahan gaya angkat rem. Gaya tahanan putar motor semakin besar dengan memperkecil diameter putaran. Berdasarkan perhitungan yang dapat dilihat pada Lampiran 10 dan 11, unit pengendali rem kanan menggunakan pully yang diperkecil hingga berdiameter 1.9 cm sedangkan unit pengendali rem kiri tidak menggunakan pully melainkan menggunakan poros langsung. Perbedaan perlakuan ini dikarenakan perbedaan diameter poros motor DC unit pengendali rem kanan dan kiri yaitu 0.6 cm dan 1 cm. Apabila dipaksakan menggunakan pully dengan ukuran 1.6 cm, dikhawatirkan pully akan patah karena ketebalan pully hanya 0.3 cm. Pully yang diperkecil diameternya atau tidak digunakan lagi pada kedua unit berakibat pada penurunan kecepatan dari unit pengendali rem. Kecepatan unit pengendali rem kanan dan kiri sebesar 13.5 cm/s dan 11.6 cm/s. Selain ukuran diameter jarak Penurunan kecepatan ini masih layak untuk digunakan karena

39 26 kecepatan maju traktor untuk pengolahan hanya km/jam. Waktu yang dibutuhkan unit pengendali untuk menekan penuh pedal rem sebesar 1.8 s, sehingga jarak yang ditempuh traktor dari mulai pengereman hingga selesai pengereman hanya cm. Kelayakan mekanisme dibuktikan dengan hasil pengujian radius putar dan Keberhasilan yang dapat dilihat pada Tabel 8 dan 9. Tabel 8 Uji radius putar unit rem kanan dan unit rem kiri pengereman penuh tanpa pully Unit Parameter Uji Status Jari-jari (m) Unit Rem Kiri Manual 1.3 Autonomous 1.4 Radius putar Unit Rem Kanan Manual 1.3 Autonomous 1.5 Tabel 9 Uji keberhasilan posisi rem di lapang dengan modifikasi pengecilan diameter pully (rem kanan) dan tanpa pully (rem kiri) Unit Parameter Uji Status Keberhasilan (%) Unit Rem Kiri Atas Bawah 100 Bawah Atas 100 Unit Rem Kanan Keberhasilan posisi Atas Bawah 100 Bawah Atas 100 Perbedaan radius putar traktor saat berbelok antara perancangan dengan uji kinerja dikarenakan adanya limit switch serta pengambilan sudut belok stir kemudi tidak maksimum. Hal ini dilakukan mengingat traktor yang digunakan sudah menggunakan power steering dimana tidak diperbolehkan untuk berbelok secara maksimum baik ke kanan maupun ke kiri. Namun, selisih radius putar yang didapat tidak berbeda jauh, hal ini dapat dikatakan kedua unit beroperasi dan terintegrasi dengan baik. SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Modofikasi dari sistem pengendalian pedal rem kanan dan kiri serta sistem pengendalian tuas transmisi maju-mundur telah berhasil dibangun. Pengujian fungsional dan kinerja dari kedua sistem yang meliputi kalibrasi, validasi dan pencatatan waktu operasi menunjukkan bahwa masing masing unit pengendali telah bekerja dengan baik. Berdasarkan hasil pengujian kinerja traktor dapat diketahui dimana sistem yang telah dibangun telah terintegrasi dengan keseluruhan sistem.

40 Saran Autonomous traktor masih perlu dikembangkan untuk meningkatkan produktifitas dan kinerja pertanian. Perlu dikembangkan penelitian tentang adanya kontrol daya accu atau kontrol bahan bakar sehingga pada saat daya accu melemah atau bahan bakar hendak habis traktor akan berhenti. Diperlukan adanya penelitian mikrokontroler, komputer mengalami hang atau saat DGPS tidak mendapatkan sinyal RTK. Komputasi GPS yang dilakukan komputer dengan visual basic terkait pola pengolahan yang akan dilakukan pada panjang dan arah lahan yang berbeda. 27 DAFTAR PUSTAKA Ahmad U, Desrial, Saksono M Pengembangan Metoda Deteksi Rintangan Menggunakan Kamera CCD untuk Traktor Tanpa Awak. Didalam : Ahmad, Desrial, Saksono M, editor. Pengembangan Metoda Deteksi Rintangan Menggunakan Kamera CCD untuk Traktor Tanpa Awak Seminar Nasional. PERTETA [Internet]. [6-8 Desember 2011 Bandung]. Bogor (ID): Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Hlm 1-9; [diunduh 2013 Jul 11]. Tersedia pada: Perteta_Usman_03.pdf Charles I, Bohlen, Doyletown, penemu; United States Patent Office Apr 25. Tractor with Means to Effect Zero Turning Radius. United States US Desrial, Ahmad U, Mudho S Pengembangan Sistem Kemudi Otomatis pada Traktor Pertanian Menggunakan Navigasi GPS. Prosiding Seminar Nasional Mekanisasi Pertanian Hal Serpong. Indonesia. Desrial, Subrata I D M, Ahmad U, Rahman C S Rancang Bangun Sistem Kontrol Otomatis untuk Kemudi, Kopling dan Akselerator pada Traktor Pertanian. Prosiding Seminar Nasional PERTETA Hal: Bandung: FTIP-UNPAD. Koga Yasumasa, 1988, Farm Machinery, Vol. II, JICA-DGHE/IPB Project: JTA-9a (132) Sembiring E Namaken, Praeko R, Suastawa I Nengah, Mandang T Terminologi Traktor dan Peralatan. Buletin Keteknikan Pertanian [Bagian I] 12(2): Rahman C S Rancang bangun sistem kemudi otomatis traktor pertanian berbasis GPS [Tesis]. Bogor: Program Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor.

41 28 Sumarno E Modifikasi Sistem Pengendalian Kemudi Traktor, Tuas Kopling, dan Tuas Akselerasi Traktor Roda Empat Menggunakan Mikrokontroller DT-51 [skripsi]. Bogor: Program Sarjana, Institut Pertanian Bogor

42 29 Lampiran 1 Diagram awal sistem pengendali Smart Tractor EF 453T DGPS Receiver Komputer/Laptop Alternator Traktor Mikrokontroler ATMega 8535 Accu 1 H-Bridge H-Bridge H-Bridge H-Bridge Limit switch Limit switch Limit switch Limit switch Motor DC Pengendali Kemudi Motor DC Pengendali Akselerator Motor DC Pengendali Implemen Motor DC Pengendali Rem Encoder Potensiometer Potensiometer Accu 2 H- Bridge Limit switch Motor DC Pengendali Kopling Jalur Data Jalur Daya Jalur Sensor

43 30 Lampiran 2 Diagram modifikasi sistem pengendali Smart Tractor EF 453T DGPS Receiver Komputer/Laptop Mikrokontroler ATMega 128 Alternator Traktor Accu H-Bridge H-Bridge H-Bridge H-Bridge Limit switch Limit switch Limit switch Limit switch Dioda Dioda Dioda Dioda Motor DC Pengendali Kemudi Motor DC Pengendali Akselerator Motor DC Pengendali Implemen Motor DC Pengendali Rem Kanan Encoder Potensiometer Potensiometer H-Bridge Inverter H-Bridge Limit switch Dioda Motor DC Pengendali Transmisi Sensor Limit switch Polar Switch Limit switch Dioda Motor DC Pengendali Kopling Sensor Limit switch Limit switch Dioda Motor DC Pengendali Rem Kiri Jalur Data Jalur Daya Jalur Sensor Dimodifikasi Rancang Bangun Rancangan awal

44 Lampiran 3 Gambaran modifikasi dan rancang bangun yang dilakukan Gambar Lay out alat pada penelitian sebelumnya (Rahman,2013) Keadaan awal Rancang Bangun dan Modifikasi Gambaran Lay out rancang bangun dan modifikasi smart tractor Keterangan : 1. Antena radio GPS dengan Baseline 2. Modul kontrol, mekanisme pengendalian tuas implemen 3. Mekanisme pengendalian kopling, rem dan akselerator 4. Mekanisme pengendalian stir 5. GPS receiver 6. Unit pengendali otomatis kopling 7. Unit pengendali otomatis roda kemudi 8. Unit pengendali otomatis pedal akselerasi 9. Unit pengendali otomatis tuas implemen 10. Kotak rangkaian elektronika 11. Unit pengendali otomatis pedal rem 12. Unit pengendali otomatis pedal rem kanan 13. Unit pengendali otomatis pedal rem kiri 14. Unit pengendali otomatis tuas transmisi maju-mundur Tidak dimodifikasi Dimodifikasi

45 32 Dirancang bangun Lampiran 4 Hasil simulasi empat batang hubung crank and rocker Status transmisi Sudut Lengan R2 [θ2] Sudut R4 dari posisi netral s y x Sudut Lengan R4 [θ4] Sudut R4 dari posisi netral Posisi mundur Posisi netral Posisi maju

46 33 Lampiran 5 Contoh perhitungan pada simulasi lengan R 2 posisi 90 0 R 1 = 32 cm R 2 = 13 cm Sudut offset ( = = rad R 3 = 29 cm R 4 = 27 cm = 0.6 rps = 3.8 rad/s s 2 = s = 39.3 y = y = y = x = x = x =

47 34 Lampiran 6 Hasil simulasi keragaman kecepatan putar Status transmisi θ2 (deg) θ2 (rad) ω2 (rps) ω2 (rad/s) θ4 (deg) θ4 (rad) ω4 (rad/s) ω4 (rps) Posisi mundur Posisi netral Posisi maju

48 Lampiran 7 Gambar orthogonal unit pengendali tuas transmisi 35

49 36 Lampiran 8 Gambar orthogonal unit pengendali rem kanan

50 Lampiran 9 Gambar orthogonal unit pengendali rem kiri 37

51 38 Lampiran 10 Perhitungan dan analisis ulang pengendali rem kanan F normal F normal L Y F Lengan perpanjangan Kawat sling Pedal Rem α r ɷ Motor DC 12 V F limit switch F penurunan limit switch F tahanan motor DC Pully D Pully awal Torsi = 11 kgf = 5.5 kgf = 7.5 cm = F tahanan motor DC Pully x D Pully awal = 5.5 x 7.5 = 41.3 kgfcm F limit penurunan limit switch F tahanan motor DC Pully D Pully hitung = = = 3.8 cm Untuk menjaga dari getaran mesin atau faktor lain yang membuat pedal traktor naik maka diameter pully dibagi faktor keamanan(sf) = 2. D Pully = = = 1.9 cm D pully = 1.9 cm mendekati D poros motor DC = 0.6 cm maka diameter pully awal unit pengendali diperkecil hingga berdiameter 1.9 cm.

52 39 Lampiran 11 Perhitungan dan analisis ulang pengendali rem kiri F normal F normal Y Kawat sling F L Lengan perpanjangan Pedal Rem α Motor DC 12 V r ɷ F F limit penurunan limit switch F tahanan motor DC Pully D Pully awal Torsi = 12 kgf = 6.8 kgf = 5.5 cm = F tahanan motor DC Pully x D Pully awal = 6.8 x 5.5 = 37.4 kgfcm F limit penurunan limit switch F tahanan motor DC Pully D Pully hitung = = = 3.1 cm Untuk menjaga dari getaran mesin atau faktor lain yang membuat pedal traktor naik maka diameter pully dibagi faktor keamanan(sf) = 2. D Pully = = = 1.6 cm D pully = 1.6 cm mendekati D poros motor DC = 0.9 cm maka unit pengendali tanpa menggunakan pully.

53 40 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bantul tanggal 30 Oktober 1991, putra pertama dari 3 bersaudara, dari Idi dan Sartini. Penulis sebelumnya menempuh pendidikan di Sekolah Menengah Pertama 2 (dua) Pemalang dan Sekolah Menengah Atas 1 (satu) Pemalang lalu kemudian meneruskan pendidikannya ke Institut Pertanian Bogor. Selama masa perkuliahan di Institut Pertanian Bogor, penulis pernah menjadi staff Public and Relation Himateta dan mengikuti beberapa kepanitiaan pada beberapa acara besar yang diselenggarakan seperti Engineering Summit, Pelatihan dan Manajemen Alat Berat, dan lain lain. Penulis mengikuti kegiatan praktik lapangan pada tahun 2012 di PT. Pertani (Persero) UPB Pemalang, Jawa Tengah. Penulis pernah menjadi asisten praktikum Motor dan Tenaga Pertanian, Gambar Teknik dan Teknik Mesin Budidaya Pertanian pada tahun ajaran 2012/2013. Penulis pernah menjadi presentator dalam Diskusi dan Ekspose Inovasi Teknologi Karya Generasi Muda di BPPT pada tahun Penulis juga merupakan salah satu Inovator dalam buku 105 Indonesia Inovations. Penulis juga pernah mengajukan beberapa Proposal Program Kreatifitas Mahasiswa yang kemudian didanai dan tiga diantaranya mengikuti Pekan Ilmiah Nasional XXVI. Pada presentasi Tanoto Student Research Award penulis memperoleh juara 2 (dua) untuk judul Sinatra Snail Trap, Perangkap Keong dengan Atraktan Biologis dan juara 3 (tiga) untuk judul Jail Phone Detector, Pendeteksi Signal Handphone Sebagai Solusi Penyalahgunaan Handphone di Lembaga Permasyarakatan.