PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROTOTYPE PENGUJIAN REM ABS BERBASIS PERSONAL COMPUTER (PC)

Print
Category: Ototronik
Last Updated on Tuesday, 13 May 2014 Published Date Written by Drs. Moch Toyibu, MT.

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROTOTYPE PENGUJIAN REM ABS BERBASIS PERSONAL COMPUTER (PC)

Oleh : Drs. Moch Toyibu, MT.
Widyaiswara Departemen Ototronik PPPPTK BOE Malang
toyibu.g61@gmail.com


ABSTRAK

ABS (Anti-lock Brake System) adalah suatu sistem pengereman yang mencegah terkuncinya roda dengan mengatur slip (λ) pada nilai 10% - 30%. Nilai tersebut sebagai acuhan perancangan ABS yang katup selenoid hidraulik bekerja On/Off. Selain itu sistem ini juga harus dapat mengatasi perubahan kondisi jalan yang merupakan faktor fungsi non linier dari koefisien gesek (μ) antara jalan dan ban.
Sistem yang dirancang adalah untuk mengendalikan model 1/4 mobil pada arah gerak longitudinal dan pengaruh sistem suspensi diabaikan. Model 1/4 mobil ini disimulasikan dengan PC. Sedangkan kontroler logika fuzzy serta perhitungan slip (berasal dari sensor kecepatan kendaraan dan roda) diimplementasikan menggunakan mikrokontroler 68HC12. Ouput kontroler untuk mengatur katub solenoid 3/3 (3 saluran/ 3 fungsi) sebagai pengendali akhir.
Hasil implementasi mikrokontroler dan plant dalam bentuk simulasi dengan PC, sistem ini dapat berfungsi dengan baik (tidak terjadi blokir pada ban). Hal ini ditunjukan nilai slip maksimum dari beberapa kecepatan 40, 80, 100 km/jam pada kondisi jalan aspal kering < 26%, sedangkan untuk kondisi jalan aspal basah <=36%. Sehingga kurva roda dapat mengikuti trayektori pada kurva kendaraan sampai berhenti dengan waktu yang sama.


A. PENDAHULUAN
Kendaraan dengan teknologi ABS telah memasuki pasaran Indonesia hal ini harus diikuti pula dengan kesiapan sumber daya manusia yang memiliki kemampuan dalam pelayanan jasa perawatan dan perbaikan pada teklnologi tersebut, untuk memenuhi kebutuhan konsumen sebagai pengguna produk berteknologi tinggi ini. Piranti rem kendaraan dengan fasilitas ABS dibandingkan dengan rem biasa memiliki perbedaan pada piranti elektronik (Sensor; ECU; Unit hidraulis dan pengabelannya). Sehingga dalam penanganannya sangat berbeda terutama dalam menguji unjuk kerja ABS agar dapat diketahui apakah proses kerjanya masih memenuhi kriteria yang diharapkan yakni sanggup mempertahankan roda tidak mengalami slip lebih besar dari 20% selama proses pengereman berlangsung.

B. DESKRIPSI SISTEM
Berdasarkan kenyataan bahwa rem ABS adalah system pengaturan yang set pointnya diambil dari besarnya slip (20%) dan out putnya penurunan kecepatan roda yang sedang direm harus mengikuti penurunan kecepatan kendaraan sesuai dengan perlambatannya pada berbagai kondisi permukaan jalan.
Karakteristik kinerja rem ABS dibandingkan rem non ABS yang sangat menonjol adalah dalam berbagai kondisi jalan dimana meskipun koefisien gesek permukaan jalan kecil pengereman dapat berlangsung dengan baik tanpa terjadi putaran roda terkunci (Blokir)/tidak terjadi skid antara permukaan ban dengan permukaan jalan dan kontak ban dengan jalan (Traksi) masih baik sehingga perlambatan (a-). Dengan demikian rancang bangun alat tes ABS adalah sebagai berikut :


 

Cara Kerja Sistem
Dari gambar disain (Gambar 2a) cara kerja sistemnya adalah sebagai berikut :

  • Kondisi awal dari simulator slip roda pada posisi slip 0% yaitu lengan penekan kopling memberikan gaya penuh terhadap kanvas kopling, dengan menekan tombol “START”. Melalui Inverter Siemens M440, Motor AC diset pada putaran kecepatan awal yang bisa dipilih sesuai dengan rank yang disediakan.
  • Saat pengereman dimulai secara bersamaan melalui saklar rem mengakses ke PC untuk memberikan sinyal bahwa system control aktif mendrive Motor AC dengan pola perubahan kecepatan sesuai mode yang dipilih (Pengeraman dengan kondisi jalan kering atau basah).
  • Saat yang bersamaan pula Driver motor DC akan mengatur posisi lengan penekan mengikuti pola putaran Motor AC dengan seting torsi kopling selalu 80% dari torsi Motor AC. Kemudian sinyal sensor Putaran Motor AC digunakan untuk feedback kontroler.
  • Data dari sensor putaran roda dan sensor putaran Motor AC diolah untuk memvisualisasikan berupa grafik (kecepatan kendaraan, kecepatan roda dan slip) serta memvisualisasikan besaran slip secara numerik.
  • Saat berakhirnya waktu tes rem ABS, data hasil pengukuran disimpan dan dapat cetak dalam bentuk grafik maupun numerik


C. DISAIN MEKANIK
Secara mekanis kontruksi alat Pengujian Rem ABS terdiri dari tiga bagian pokok seperti terilihat gambar dibwah ini :
 
1. Roda dengan rem ABS : saat uji berlangsung roda diputar dengan kecepatan tertentru dan selanjutnya dilaksanakan pengereman sesuai prosedur uji.
2. Simulator Slip : Dengan kopling mekanis dimana tuas penekannya diatur oleh Motor DC untuk mendapatkan slip yang ditentukan (Yang menggambarkan Traksi roda).
3. Simulator Kecepatan Kendaraa : Dengan Motor AC 3 Phase untuk memutarkan roda melalui simulator slip yang putarannya dikontrol secara elektronik untuk mendapatkan putaran yang dapat menyerupai kecepatan kendaraan dengan perlambatan tertentu

D. DISAIN ELEKTRONIK
komponen elektronik dirancang sebagai berikut :
1. Dengan driver motor DC dirancang dapat mengatur posisi tuas penekan kopling untuk mengatur besarnya kemampuan transfer momen motor AC ke roda.
2. Pengaturan putaran Motor AC dengan inverter yang memiliki analog input yang besarnya dapat set sesuai dengan kinerja rem ABS.
3. Disain unit control menggunakan PC (Personal Computer) dengan interface PCI 1710 HG melalui simulasi mathlab.


 

E. METODE PENYELESAIAN
1. Model Pengaturan Kecepatan Motor AC :
Karakteristik yang diinginkan oleh alat tes ABS adalah sebuah fungsi linier kecepatan angular kendaraan terhadap waktu, dimana dimulai dengan initial condition sampai pada end condition (Gambar 2d) dimana setting perlambatan alat tes yang dilaksanakan oleh Motor AC 3-Phase dengan control elektronik. (Gambar 2e).
 
 

2. Model pengatur slip Motor DC
Unit kopling dengan lengan penekan yang dikendalikan oleh Motor DC maka defleksi pegas penekan berubah karena pengaturan posisi lengan dan selanjutnya menghubung ke roda maka besarnya gaya gesek kanvas merepresentasikan besarnya Traksi Roda.
 



3. Simulasi Model
Dari penurunan model mathematik dan dengan menggunakan simulasi mathlab dibuatkan Flowgraph yang sesuai dengan model mathematiknya diperoleh seperti diperlihatkan pada gambar 2h.
 


F. HASIL UJI COBA
1. Pengujian Simulator Kecepatan Mobil pada Simulator Uji Rem ABS
Tujuan dari pengaturan kecepatan motor AC 3 phase pada alat uji ini adalah menciptakan traking penurunan kecepatan semirip mungkin  dengan kondisi kenyataan pengereman.
 
Kontroller ini bekerja selama pengereman berlangsung, dalam hal ini kontroller motor 3phase mengupayakan agar seting poin penurunan kecepatan selalu mengikuti traking yang ditentukan.

2. Pengujian Simulator Pada Kopling Traksi 80 %
Seting awal dari setiap uji rem ABS ini adalah dengan besar kopling traksi berapapun, simualtor mengikuti tracking alur kecepatan dengan durasi waktu 10 detik, selama terjadi proses pengereman. Gambar 2j adalah respon Motor AC 3 phase ketika terjadi pengereman dengan traksi kopling 80%.
 
Dari Gambar 2k diatas terlihat bahwa meskipun terjadi perbedaan antara tracking dengan respon motor ternyata motor AC 3phase masih mampu mengikuti tracking alur kecepatan yang diharapkan. Hal ini berarti kontroller mampu bekerja. Adapun error rata-rata yang terjadi pada pengujian simulator dengan kopling traksi 80% adalah 25,18%.

3. Pengujian Simulator Pada Kopling Traksi 60 %
Gambar 2k adalah pengujian simulator uji ABS dengan seting waktu simulasi penurunan kecepatan selama kondisi pengereman sebesar 10 detik
 
Dari Gambar 2l diatas terlihat bahwa pada traksi kopling 60% motor AC 3phase masih mampu mengikuti tracking alur kecepatan yang diharapkan. Hal ini berarti pada traksi ini kontroller masih mampu bekerja. Terjadinya error yang agak besar lebih disebabkan karena adanya noise pada saat pengukuran/pengambilan data. Adapun error rata-rata yang terjadi pada pengujian simulator dengan kopling traksi 60% adalah 20,33%.

4. Pengujian Simulator Pada Kopling Traksi 40 %
Pengujian simulator uji ABS pada kopling traksi 40% ini dilakukan dengan seting waktu simulasi penurunan kecepatan selama kondisi pengereman sebesar 10 detik
 

Hasil pengujian pada kondisi ini dapat dilihat pada Gambar 2m. Dari Gambar 2m tersebut terlihat bahwa pada traksi kopling 40% motor AC 3phase mampu mengikuti tracking alur kecepatan yang diberikan. Hal ini berarti pada traksi ini kontroller masih bekerja. Adapun error rata-rata yang terjadi pada pengujian simulator dengan kopling traksi 40% adalah 24,46%.
 

G. KESIMPULAN
1. Dengan menggunakan Look Up Table berbasis Fuzzy Logic Control dapat dilakukan pengaturan putaran motor AC pada kondisi kopling traksi tinggi. Meskipun pada responnya masih nampak error cukup besar akan tetapi arah kecenderungan hasil kontrolnya dapat mengikuti kecendurangan mapping yang diinginkan. Hal tersebut akibat dari noise-noise yang muncul karena keterbatasan media dan peralatan eksperimen yang digunakan, sehingga lama waktu simulasi melewati batas dari seting waktu simulasi yang diharapkan.
     •    Skala kopling torsi 80 % error traking rata-rata 25,18%.
     •    Skala kopling torsi 60% error traking rata-rata 20,33%.
     •    Skala kopling torsi 40% error traking rata-rata 24,46%.

2. Hasil prototype alat tes ABS berbasis komputer dapat digunakan sebagai pelatihan pemrograman dari membaca data, mengolah data dan memvisualisasikan hasil uji dan juga dapat digunakan sebagai alat bantu pelatihan guna memudahkan pemahaman konsep dan karakteristik dasar kinerja pengereman dinamis pada kendaraan yang memiliki fasilitas rem ABS.

H. SARAN
Kepada peneliti lain yang berminat melanjutkan topik ini khususnya dan topik lainnya umumnya, penulis menyarankan agar menggunakan media dan peralatan yang standart supaya tidak banyak muncul noise-noise yang dapat mempengaruhi hasil kontrol.

 

Daftar Pustaka :

  1. Gullett Charly, (1994). Intel Fuzzy Logic Tool Simplifies ABS Design, Intel Corporation P.O.Box 7641 Mt. Prospect.
  2. Fangjun Jiang, (1997). An Application of Nonlinear PID Control to a Class of Truck ABS Problems, Ford Motor Company, Product Development Center, GB-E65, MD 19920901 Oakwood Blvd, Dearborn, MI 48124.
  3. Burckhardt Manfred dt Dr.-Ing, (1993). Fahrwerktechnik: Radschlupf-Regelsysteme,  ISBN 3-8023-0477-2 Copyright 1993 by Vogel Verlag Pp 105
  4. Idar Petersen, (2003). “Whell Slip Control in ABS Brakes using Gain Scheduled Optimal Control with Constraints”, Doktor Ingenior Thesis, Departement of Engineering Cybernetics Norwegien University of Science and Technogy Trondheim, Norway.
  5. Kenneth R. Buckholtz, (2002). “Use of Fuzzy Logic in Wheel Slip Assignment-Part I: Yaw Rate Control”, SAE-Technical Paper Series, Detroit Michigan Pp1
  6. Wang, Li-Xin, 1997. A Course in Fuzzy System And Control, Prentice-Hall International,Inc

 

Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG