BAB I PENDAHULUAN PERANCANGAN DAN REALISASI SENSOR TABRAKAN ELEKTRONIK PADA SISTEM KANTUNG UDARA MOBIL BERBASIS PIEZOELEKTRIK

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dewasa ini berkendara menjadi hal yang sangat umum bagi kehidupan manusia, alhasil sudah banyak kendaraan yang memiliki nilai teknologi tinggi yang terangkai di dalamnya guna menunjang kenyamanan, kehandalan dan keamanan dalam berkendara. Khusus untuk mobil, nilai kenyamanan dan keamanan menjadi hal yang utama dewasa ini. Dari segi keamanan pemasangan sensor tubrukan atau biasa disebut crash sensor menjadi primadonanya, crash sensor ialah sebuah alat (sensor) yang mampu merespon kondisi mobil saat terjadinya tabrakan, hal ini bisa kita lihat dengan aktifnya air bag yang secara spontan bereaksi saat terjadinya tabrakan. Pentingnya crash sensor dewasa ini, mengantarkan ide pada sebuah penelitian perancangan dan realisasi crash sensor dengan menggunakan konsep yang berbeda dan efesiensi yang akan dibandingkan. Crash sensor yang sudah berkembang saat ini menggunakan material dan konsep yang bersifat mekanik. Terdiri dari tabung besi memanjang dengan bandul di dalamnya sebagai penerima rangsang terjadinya tubrukan dan sebuah alat pembakaran gas dengan daya ledak kecil namun kuat. Berdasarkan penelitian yang ada, aktifnya crash sensor bersifat sistem mekanik ini masih terdapat kasus tidak aktifnya (error) kantung udara dikarenakan silinder besi dan bandul pendorongnya yang bermasalah, sehingga air bag tidak dapat aktif dan tentu saja menelan korban jiwa. Selain itu mobil yang menggunakan crash sensor ini adalah mobil-mobil baru produksi tahun-tahun muda, diharapkan dari realisasi tugas akhir ini, semua tahun produksi mobil bisa merasakan manfaat pemasangan (portable) penggunaan air bag system dengan menggunakan crash sensor yang dirancang. Penelitian sebagai tugas akhir ini yakni, mengimplementasi momentum pada crash sensor. Momentum yang terjadi akan memberikan sebuah impuls tekanan pada saat terjadinya kecelakaan. Impuls tekanan ini diterima oleh piezoelektrik yang disusun pararel, berjumlah lebih dari satu yang dirancang dengan menggunakan sebuah frame. Piezoelektrik menghasilkan sinyal listrik sesuai dengan piezo yang terkena impuls tekanan hasil dari tabrakan penanda seberapa kerasnya terjadi tabrakan. Penggunaan pembanding tegangan yang

2 telah ditentukan berapa tegangan referensinya bertujuan sebagai kontrol tegangan keluaran. Tegangan referensi ini didapat setelah melakukan perhitungan penyesuaian antara gaya yang dihasilkan dari tabrakan menjadi sebuah ketetapan nilai tegangan. Untuk proses selanjutnya sinyal listrik akan terhubung dengan beban yang memiliki kesamaan karakteristik dengan air bag module. Beban yang dimaksud adalah pompa DC 12V. Dengan penerapan konsep seperti ini diharapkan akan memberikan sebuah zero error pada prosesnya karena konsep yang digunakan bersifat elektrik. Selain itu kecepatan pengaktifan dari perancangan alat ini dibuat untuk memproses waktu aktif yang lebih cepat dan tepat mengingat proses yang terjadi bersifat elektrik. 1.2 Tujuan Tujuan dari tugas akhir ini dapat dirumuskan sebagai berikut: 1. Merancang sebuah konsep crash sensor system baru yang berbasis elektronik. 2. Membandingkan efesiensi kecepatan penerimaan rangsangan tubrukan antara yang bersifat mekanik dengan yang bersifat elektronik. 3. Membuat rangkaian crash sensor system dengan pemanfaatan piezoelektrik. 4. Memaksimalkan penggunaan pembanding tegangan sebagai referensi. 5. Perancangan modul crash sensor keseluruhan yang bersifat elektronika. 1.3 Manfaat Manfaat dari tugas akhir dapat dirumuskan sebagai berikut: 1. Mendapatkan sebuah perancangan crash sensor yang implementatif dan berfungsi optimal dengan menggunakan komponen elektronik berupa piezoelektrik sebagai media penerima adanya tubrukan. 2. Mendapatkan waktu tanggap yang lebih cepat dibanding sistem yang sudah ada saat ini, mengingat semua proses yang bersifat elektronik. 3. Berguna sebagai referensi pengganti sistem crash sensor yang ada pada saat ini untuk digunakan pada mobil-mobil produksi lama dan mobil dalam masa perbaikan setelah mengalami kecelakaan (rebuilding).

3 1.4 Rumusan Masalah Beberapa permasalahan pada tugas akhir ini dapat dirumuskan sebagai berikut: 1. Penghitungan konversi dari momentum tabrakan menjadi sebuah ketetapan nilai tegangan masukan (input). 2. Perancangan sistem penerimaan (sensor) dari impuls tekanan menjadi sinyal listrik pada piezoelektrik. 3. Implementasi logika metode pembanding tegangan pada rangkaian untuk mendapatkan kondisi presisi nilai yang diinginkan yakni tekanan terhadap nilai momentum yang dikonversi menjadi sinyal listrik. 4. Pencarian nilai sensitifitas dari sistem yang dirancang. 5. Pengukuran waktu sensitif dari crash sensor berbasis piezoelektrik. 6. Melakukan pengujian komparasi performansi sistem keseluruhan. 1.5 Batasan Masalah Pada tugas akhir ini akan membatasi permasalahan pada poin-poin berikut ini: 1. Sistem keseluruhan yang dirancang merupakan sebuah prototype. 2. Menggunakan piezoelektrik sebagai penerima impuls. 3. Tabrakan yang terjadi diasumsikan dengan pemberian impuls dari titik minimum dengan arah sejajar antara membran piezo dengan medium impulsnya. 4. Impuls yang diberikan diuji dengan pemberian beban, bukan dengan crash test. 5. Menggunakan pembanding tegangan sebagai referensi sinyal listriknya terhadap impuls tabrakan. 6. Menggunakan spesifikasi inflator dan material kantung udara Takata Corp., pada kemudi Mitsubishi Pajero. 7. Rancangan crash sensor, didesain untuk melakukan aksi setelah kecelakaan bukan untuk mencegah kecelakaan. 8. Simulasi keluaran menggunakan beban yang memiliki karakteristik sama dengan air bag.

4 9. Pada pengerjaan tugas akhir ini menggunakan program simulasi Multisim 10.1 dan perangkat lunak Altium. 1.6 Metodelogi Penelitian Metode yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir kali ini adalah sebagai berikut: 1. Studi literature Merupakan penelusuran literatur yang bersumber dari buku, media, pakar ataupun dari hasil penelitian orang lain yang bertujuan untuk menyusun dasar teori yang penulis gunakan dalam pembuatan tugas akhir ini. 2. Perancangan dan implementasi alat Membuat perancangan alat sesuai dengan parameter-parameter yang diinginkan dan merealisasikannya. 3. Analisa sistem Menganalisis semua permasalahan yang ada berdasarkan sumber-sumber dan pengamatan terhadap permasalahan yang ada. 4. Konsultasi Konsultasi dilakukan secara berkala kepada dosen pembimbing dan pihak-pihak yang mengerti tentang elektronika dan otomotif. 1.7 Sistematika Penulisan Tugas akhir ini dibagi dalam beberapa topik bahasan yang disusun secara sistematis sebagai berikut: 1. BAB I Pendahuluan Bab ini membahas latar belakang, tujuan, manfaat, perumusan masalah, batasan masalah, metodologi penulisan dan sistematika penulisan. 2. BAB II Landasan Teori Bab ini membahas tentang komponen yang digunakan seperti piezoelektrik, voltage comparator, beban dan reaksi fisis momentum. 3. BAB III Perancangan Sistem Bab ini membahas perancangan dan realisasi sistem.

5 4. BAB IV Analisis Sistem Bab ini membahas analisa dan hasil pengujian. Analisa dilakukan terhadap parameter kinerja sistem yang diamati seperti dijelaskan pada bagian sebelumnya. 5. BAB V Kesimpulan dan Saran Berisi kesimpulan-kesimpulan dan saran yang diharapkan bisa menjadi solusi terbaik untuk kemajuan tugas akhir ini selanjutnya.