PENGARUH SUDUT PEDAL GAS TERHADAP BUKAAN THROTTLE SIMULATOR THROTTLE-BY-WIRE

Transkripsi

1 PENGARUH SUDUT PEDAL GAS TERHADAP BUKAAN THROTTLE SIMULATOR THROTTLE-BY-WIRE Deni Adi Wijaya 1, Nurhadi JurusanTeknik Mesin, Politeknik Negeri Malang 1 deny.penutt@gmail.com, 2 nurhadiabuzaka@gmail.com Abstrak Kelemahan sistem throttle konvensional yaitu masih menggunakan komponen mekanis, penghubung menggunakan kabel sling, pedal gas berkemungkinan macet atau terasa berat karena kotoran atau kerak. terlalu banyak komponen, dan perawatan masih rumit. Saat ini sudah berkembang sistem throttle by wire yang tidak menggunakan kabel sling sebagai penghubung, namun harganya masih sangat mahal dan di bengkel otomotif belum ada, sehingga pemahaman mahasiswa kurang komprehensif. Tujuan penelitian untuk membuat simulator throttle by wire yang tanpa kabel sling, kinerjanya lebih responsif, perawatan lebih mudah, dan dapat membantu proes pembelajaran. Simulator dibuat dengan menggunakan wire/kabel, sensor pedal, minimum sistem, dan motor servo sebagai penggerak throttle. Penelitian dilakukan dengan ekperimen pada simulator yang dirancang dan dibuat. Data penelitian diuji dengan uji korelasi dan regresi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa saat pedal gas diinjak semakin dalam, tegangan output pedal gas semakin besar, sudut bukaan throttle seimbang dengan gerak pedal gas, semakin besar sudut bukaan throttle, maka arus yang dibutuhkan semakin besar. Kecepatan respon bukaan throttle terhadap injakan pedal gas sebesar 0-0,11detik, sehingga simulator sangat responsif dan layak digunakan sebagai media pembelajaran. Kata kunci: sudut, pedal gas, throttle, simulator, throttle by wire, pembelajaran. 1. Pendahuluan [Times New Roman 10, bold] Masalah yang sering dikeluhkan oleh pengemudi mobil pada sistem throttle konvensional yaitu sering macet atau terasa berat. Hal ini karena throttle konvensional menggunakan komponen mekanis yaitu penghubung throttle berupa kabel sling yang memungkinkan terdapat kotoran atau kerak. Perawatan throttle konvensional juga lebih rumit. Saat ini pada beberapa mobil keluaran terbaru sudah dikembangkan sistem throttle by wire yang tanpa kabel sling, tetapi menggunakan sistem kontrol kabel (wire), namun harganya masih sangat mahal dan di Bengkel Otomotif Politeknik Negeri Malang belum ada, sehingga pemahaman mahasiswa terhadap materi tersebut kurang komprehensif. Untuk mengatasi masalah diatas, dibuatlah simulator throttle by wire dan penelitian ini, dengan rumusan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana mekanisme bukaan sudut throttle pada simulator throttle by wire? 2. Bagaimana membuat hubungan antara pedal gas dengan throttle tanpa kabel sling? 3. Bagaimana pengaruh variasi sudut injakan pedal gas terhadap pembukaan throttle? Adapun tujuan penelitian ini, yaitu: 1. Untuk mengetahui mekanisme bukaan sudut throttle pada simulator throttle by wire. 2. Agar mampu membuat hubungan antara pedal gas dengan throttle tanpa kabel sling 3. Untuk mengetahui pengaruh variasi sudut injakan pedal gas terhadap pembukaan throttle. Throttle By Wire Throttle by wire merupakan teknologi yang membuat hubungan atau sistem pada pedal gas dan throttle tidak lagi menggunakan kabel sling, melainkan menggunakan sensor-sensor yang terhubung pada sebuah komputer atau Electronic Control Unit (ECU). Secara teknis, modul yang tehubung dengan ECU akan membaca kebutuhan mesin tentang pengapian dan pasokan bahan bakar, kemudian dibandingkan dengan bukaan throttle dan tekanan pedal gas. Aplikasinya adalah bila saat mobil berjalan dan kemudian modul membaca bahwa mesin tidak membutuhkan bahan bakar yang banyak meskipun pedal diinjak dalam-dalam, maka bahan bakar akan dialirkan sesuai kebutuhan (Parsania, 2016:3). Konsep atau skema throttle by wire sebagaimana Gambar 1. 83

2 yang tepat. APPS pada kendaraan menggunakan sensor posisi sudut dengan bantuan variabel potensiometer dan menghasilkan output analog. APPS terdiri dari dua sensor sinyal utama yaitu APPS MAIN dan APPS SUB. APPS MAIN digunakan untuk memonitor posisi throttle dan APPS SUB digunakan untuk mengontrol keaktifan sensor APPS (Jadhav, 2016:379). Gambar 1. Throttle by wire (Sumber: Persania, 2016:3) Throttle Body Hermawan (2012:12) mengatakan bahwa Throttle body adalah bagian dari sistem air intake yang mengontrol banyaknya jumlah asupan udara yang masuk ke dalam mesin. Throttle body terletak diantara air filter box dan intake manifold, sebagaimana Gambar 2. Gambar 2. Konstruksi Throttle Body (Sumber: Hermawan, 2012:12) Gambar 4. Accelerator Pedal Position Sensor (Sumber: Jadhav, 2016:379) 2. Kerangka Konsep Penelitian Pedal gas dihubungkan dengan accelerator pedal position sensor (APPS) sebagai input, APPS akan mengirim sinyal ke mikrokontroller, yang selanjutnya mikrokontroller mengolah dan memproses sinyal tersebut, kemudian memerintahkan actuator (motor servo) untuk membuka throttle. Diagram Alir Penelitian Diagram alir penelitian sebagaimana Gambar 5. Motor Servo Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor servo terdiri dari serangkaian gear, dan potensiometer. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor (Sigit, 2007:5). Mulai Permasalahan Perancangan Alat Pembuatan Alat Studi Literatur Pengujian Simulator Tidak Alat Berfungsi Gambar 3 Motor Servo. (Sumber: Sigit, 2007:5) Accelerator Pedal Position Sensor Accelerator Pedal Position Sensor (APPS) sebagaimana Gambar 4 adalah sensor yang digunakan untuk mendapatkan posisi akselerasi yang Ya Pengambilan Data Analisis Data Kesimpulan 84 Selesai

3 Gambar 5. Diagram Alir Penelitian Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen, yaitu penelitian yang digunakan untuk mencari pengaruh perlakuan tertentu terhadap yang lain dalam kondisi yang terkendalikan. Dalam desain penelitian ini terdapat variabel bebas (independent variables) yang akan diberi perlakuan, dan variable hasil/terikat (dependent variable) yang akan diobservasi (Zuriah, 2006: 64). Variabel Penelitian Variabel yang digunakan pada penelitian ini yaitu: 1. Variabel bebas: a) Sudut injakan pedal gas (derajat) 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30. b) Variasi output tegangan sensor pedal (volt) 0,814, 1,322, 1,737, 2,180, 2,680, 3,120, 3, Variabel terikat: a) Gerakan motor servo atau bukaan throttle. b) Kecepatan respon throttle terhadap pedal gas (detik). Hipotesis penelitian Hipotesis penelitian ini ditentukan sebagai berikut: - H0: Tidak ada pengaruh signifikan antara sudut injakan pedal terhadap sudut bukaan throthle dan arus motor servo - H1: Ada pengaruh signifikan antara sudut injakan pedal terhadap sudut bukaan throthle dan arus motor servo kemiringan pedal gas dan bukaan throttle di tampilkan pada Liquid Chrysthal Display (LCD). Rangkaian elektrononik yang terdiri dari mikrokontroller, LCD, motor servo dan sensor pedal, sebagaimana Gambar 7. Gambar 7. Rangkain elektronik simulator Pemrograman minimum sistem Agar simulator throttle by wire agar dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan, maka diperlukan barisan kode program yang ditanam pada mikrokontroler ATmega 16 sehingga setiap rangkaian yang ada pada simulator dapat diatur agar bekerja sesuai dengan fungsinya. Pemrograman pada simulator ini menggunakan bahasa C++. Rangkaian simulator keseluruhan Semua komponen mekanik dan elektronik selanjutnya dirangkai menjadi simulator untuk digunakan media pembelajaran, sebagaimana Gambar Perancangan simulator Simulator throttle by wire dirancang menggunakan komponen mekanik dan elektronik dengan diagram blok sistem sebagaimana Gambar 6.. Pedal Sensor Mikrokontroller Motor Servo Input Proses Gambar 8. Simulator throttle by wire Throttle Output Gambar 6. Diagram blok sistem throttle by wire. Pada saat pedal gas di tekan, sensor pedal mengirimkan sinyal ke mikrokontroller, sinyal diolah oleh mikrokontroller kemudian mikrokontroller memberikan perintah menggerakkan motor servo sebagai pembuka throttle. Jadi pada saat pedal gas di injak throttle juga ikut bergerak. Sudut 85 Simulator ini menggunakan mikrokontroller jenis ATmega 16 sebagai pengolah sinyal dari sensor pedal. Sensor pedal menggunakan accelerometer pedal sensor berbasis potensiometer. Motor servo menggunakan motor servo dengan pulsa 1.5 ms pada periode selebar 2 ms. LCD berukuran 16x2 digunakan untuk menampilkan PWM dan sudut pedal.

4 4. Pengujian simulator Pengujian simulator dilakukan dengan menguji setiap komponen sistem dan menguji system keseluruhan Pengujian Sensor Pedal Pengujian sensor pedal bertujuan untuk mengetahui apakah ada tegangan/sinyal yang mengalir dan dikirim ke mikrokontrler. Pengujian dilakukan dengan menekan pedal gas dan mengukur tegangan keluaran dengan voltmeter. Jika tegangan terukur 0.8 Volt, berarti sensor pedal dalam kondisi baik. Rangkaian pengujian sensor pedal sebagaimana Gambar 9. Data yang telah diperoleh selanjutnya dituangkan dalam grafik sebagaimana Gambar 11. Gambar 11 Grafik hubungan sudut injakan pedal gas terhadap bukaan throttle Gambar 9. Pengujian sensor pedal Pengujian Motor Servo Pengujian motor servo bertujuan untuk mengetahui apakah ada arus yang mengalir ke motor servo saat simulator dioperasikan, Jika motor servo bergerak dan arus yang keluar 9.4 ma berarti motor servo dalam kondisi baik. Rangkaian pengujian motor servo sebagaimana Gambar 10. Berdasarkan grafik pada Gambar 11 terlihat bahwa sudut bukaan throttle terhadap pedal gas adalah seimbang, dimana pada saat pedal gas diinjak dengan sudut yang kecil, throttle juga membuka sedikit dan semakin besar injakan pedal, sudut bukaan throttle juga semakin lebar. Sudut injakan pedal gas maksimal 30 dan sudut bukaan throttle maksimal 90. Kecepatan respon bukaan throttle terhadap injakan pedal gas adalah 0-0,11detik. Hal ini menunjukkan bahwa alat sangat responsif. Adapun grafik hubungan antara sudut pedal gas dengan arus yang yang mengalir ke motor servo sebagaimana gambar 12. Gambar 10. Pengujian motor servo Pengujian LCD Pengujian LCD bertujuan untuk mengetahui apakah LCD dapat menampilkan text berupa huruf/angka saat simulator dioperasikan. LCD menampilkan huruf/angka, berarti dapat bekerja dengan baik. 5. Hasil Dan Pembahasan Data hasil penelitian sebagaimana Tabel 1. Tabel 1. Data Penelitian 86 Gambar 12. Grafik hubungan sudut injakan pedal gas terhadap arus yang mengalir ke motor servo Dari grafik Gambar 12 terlihat bahwa arus yang mengalir ke motor servo bertambah secara linier seiring bertambahnya injakan pedal gas. Makin besar injakan pedal gas, arus yang mengalir ke motor servo semakin besar. Hal ini dikarenakan

5 semakin besarnya beban yang diterima oleh motor servo. Uji Korelasi dan regresi hubungan sudut injakan pedal gas terhadap bukaan throttle Hasil uji korelasi dan regresi antara sudut injakan dan sudut bukaan throttle, sebagaimana Gambar 13 dan 14. Hasil uji korelasi dan regresi antara sudut injakan pedal dan arus yang mengalir ke motor servo sebagaimana Gambar 15 dan 16. Gambar 15. Hasil uji korelasi antara sudut injakan pedal dan arus motor servo Gambar 13. Hasil uji korelasi hubungan sudut injakan pedal dan sudut bukaan throttle Dari uji korelasi terlihat bahwa nilai pearson correlation value antara sudut injakan pedal gas dan sudut bukaan throtle adalah 0.992, yang berarti bahwa hubungan/korelasi antara sudut injakan pedal gas dan bukaan throttle sangat kuat sekali. Korelasi yang sangat kuat sekali menunjukkan bahwa kinerja simulator throttle by wire sangat bagus. Selanjutnya dilakukan uji regresi dengan hasil sebagaimana Gambar 14. Dari uji korelasi terlihat bahwa nilai pearson correlation value antara sudut injakan pedal dan arus motor servo adalah 0.922, yang berarti bahwa hubungan atau korelasi antara sudut injakan pedal gas dan arus motor servo sangat kuat sekali. Korelasi yang sangat kuat sekali tersebut menunjukian kinerja simulator throttle by wire sangat bagus. Selanjutnya dilakukan uji regresi hubungan antara sudut injakan pedal gas dan arus motor servo, dengan hasil sebagaimana Gambar 16. Gambar 16. Hasil uji regresi antara sudut injakan pedal gas terhadap arus motor servo. Gambar 14. Hasil uji regresi sudut injakan pedal gas terhadap bukaan throttle Dari uji regresi diperoleh nilai p=0,000. Untuk nilai p>0.05 maka H0 diterima dan H1 ditolak, sedangkan nilai p<0,05 maka H0 ditolak atau H1 diterima. Berdasar analisis regeresi diperoleh p< 0.05, maka H0 ditolak dan H1 diterima. Artinya bahwa ada pengaruh signifikan antara sudut injakan pedal gas terhadap sudut bukaan throthle. Uji Korelasi dan Regresi Hubungan Sudut Injakan Pedal dan Arus Motor Servo Dari uji regresi diperoleh nilai p=0,003. Untuk nilai p>0.05, maka H0 diterima dan H1 ditolak, sedangkan nilai p<0.05, maka H0 ditolak dan H1 diterima. Berdasar analisis regeresi diperoleh p<0.05, maka H0 ditolak dan H1 diterima. Artinya bahwa ada pengaruh signifikan antara sudut injakan pedal gas terhadap arus motor servo. 6. Kesimpulan dan saran Kesimpulan Dari keseluruhan proses penelitian, dapat disimpulkan bahwa: 1. Mekanisme bukaan throttle pada simulator throttle by wire menggunakan motor servo. 2. Untuk membuat hubungan pedal gas dengan throttle tanpa kabel sling, digunakan sistem control yang terdiri dari sensor pedal, mikrokontroller, motor servo dan LCD. Sensor pedal mengirimkan sinyal ke mikrokontrler, 87

6 kemudian mikrokontroler memerintahkan motor servo untuk menggerakkan throttle. 3. Variasi sudut injakan pedal gas sangat berpengaruh secara linier terhadap pembukaan throttle, dimana sudut injakan pedal gas secara responsif langsung diterima oleh motor servo untuk menggerakkan atau membuka throttle dengan kecepatan 0 0,11 detik. Saran Untuk penelitian lebih lanjut diberikan saran sebagai berikut : 1. Perlu digunakan sensor pedal pada mobil yang sesungguhnya, atau berikan pegas yang sesuai pada pedal gas, agar gerak pedal dapat kembali sendiri dengan sempurna pada saat diinjak. 2. Perlu digunakan motor servo dengan dengan kualitas yang lebih baik/lebih responsif agar kecepatan bukaan throttle tidak terlambat. Daftar Pustaka Hermawan, Nanda Deni, Komponen Komponen Utama Sensor Injeksi [online]. Dari: 8/komponen-komponen-utama-sensorinjeksi.html. [diakses pada 18 Desember 2016]. Jadhav, R. B., Tahmnakar, S. G., & Kamble, P, Throttle by Wire using Embedded, 5(9), Parsania, P., Saradava, K Drive-By-Wire Systems In Automobiles Drive-By-Wire Systems In Automobiles. Bandung: Bina Cipta. Sigit, Riyanto, Setiawardhana, Husein, Ali., O, Hary Motor Servo. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh November. Zuriah, Nurul, Metodologi Penelitian Sosial Dan Pendidikan. Jakarta. Bumi Aksara 88