IMPLEMENTASI KONTROL RPM UNTUK MENGHASILKAN PERUBAHAN RASIO SECARA OTOMATIS PADA ELECTRICAL CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION (ECVT) I Gede Hartawan 2108 030 002 DOSEN PEMBIMBING Dr. Ir. Bambang Sampurno, MT PROGRAM STUDI D3 TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2011
1
LATAR BELAKANG Transmisi Otomatis
CVT
Transmisi Otomatis Konvensional 2
LATAR BELAKANG
Variable-diameter pulley (VDP)
CVT Hydraulic
ENGINE
Puli Primer
Motor DC
Fork Screw Puli Sekunder
OUTPUT V-Belt
Electrical Continuosly Variable Transmission (ECVT)
Variable Transmission Toroidal
3
LATAR BELAKANG Widjokongko (2009) memperbaiki sistem CVT elektrik melalui analisa dan perancangan sistem kendali tertutup dengan mode elektrik pada CVT. Tetapi perubahan rasionya menggunakan potensiometer dengan putaran mesin konstan
potensiometer Sistem elektrik pada CVT
4
LATAR BELAKANG • Sistem kontrol RPM pada ECVT untuk merubah rasio secara otomatis
Sensor putaran dengan rotary encoder dan optocoupler 5
RUMUSAN MASALAH Bagaimana merancang kontrol rpm untuk mengatur kinerja motor DC primer dan motor DC sekunder sehingga mendapatkan perubahan rasio secara otomatis.
Bagaimana mengidentifikasi pengaruh rpm dan pergerakan fork screw terhadap perubahan rasio aktual.
Bagaimana memperoleh kinerja ECVT lebih baik.
6
TUJUAN PENELITIAN Untuk memperoleh rancangan kontrol rpm yang sesuai dalam mengatur kinerja motor DC primer dan motor DC sekunder sehingga mendapatkan perubahan rasio secara otomatis.
Untuk memperoleh data-data aktual ECVT berdasarkan implementasi.
Untuk memperoleh kinerja ECVT yang lebih baik. 7
BATASAN MASALAH Pototipe ½ chasis menggunakan putaran mesin 1 silinder dengan daya 6.5 HP/4500 rpm dan 100 cc sebagai pengganti mesin kendaraan. Implementasi hanya pada pengendalian/kontroller pada penggerak Push Belt dengan mekanisme Fork Screw menggunakan kontrol rpm untuk merubah rasio ECVT secara otomatis.
Jenis mekanisme pengatur rasio Electric Continuously Variabel Transmission adalah menggunakan push belt dengan mekanisme Fork Screw yang digerakkan oleh motor DC.
Pengujian pada prototipe dilakukan pada putaran mesin 1200 - 4500 rpm dan putaran pada puli primer 550 -2300 rpm dengan slip pada puli mesin dan puli primer diabaikan.
Analisa desain serta kekuatan rangka ECVT dan chasis kendaraan tidak dibahas dalam penelitian ini.
Pengujian pada prototipe dilakukan tanpa beban dan pada jalan mendatar.
8
MANFAAT Mendapatkan rancangan rangkaian kontrol rpm yang sesuai dalam mengatur kinerja motor DC primer dan motor DC sekunder, sehingga mendapatkan sistem rasio ECVT yang otomatis dan lebih optimal.
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini dapat menjadi referensi bagi peneliti lain dalam pengembangan ECVT.
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini dapat membantu masyarakat dalam mengetahui dan menganalisis prinsip kerja dari ECVT. 9
KAJIAN PUSTAKA • Penelitian Sebelumnya Widjokongko (2009) Pada penelitian ini dirancang sistem CVT menggunakan sistem loop tertutup dengan menggunakan mode elektrik secara proporsional untuk mengendalikan actuator dalam mendorong Fork Screw. Penelitian mampu meningkatkan effisiensi ratio CVT menjadi 53.056 % sehingga mampu mengurangi faktor slip.
Herlambang (2010) Pada penelitian ini menggunakan sensor Strain Gauge sebagai sensor gaya untuk meningkatkan kinerja sistem CVT . Strain gauge yang dipasang untuk sensor gaya pada fork screw sistem CVT yang telah bekerja dan mewakili nilai Clamping force yang terjadi pada fork screw. Hasilnya ditunjukan berupa voltase Output akibat gaya pencekaman pada Sensor gaya push belt fork screw antara puli primer dan sekunder. 10
Diagram Alir Penelitian START
Kajian Pustaka
Observasi Rumusan Masalah
Perencanaan sistem kontrol Rpm pada pengendalian rasio secara otomatis
Pemilihan Komponen Pembuatan sistem kontrol RPM
A
B
11
Diagram Alir Penelitian A Data Parameter pendukung (Xp. Xs, rasio ideal, putaran mesin)
B
Pengujian pada prototipe
Sesuai dengan yang diinginkan
Tidak
ya Pembuatan Laporan akhir
FINISH
12
Sensor Optocoupler dan Rotary Encoder
Sekarang
Sebelumnya
Sensor Optocoupler dan Rotary Encoder 13
Potensio Geser
Sebelumnya 30 k ohm
Sekarang 50 k ohm
Potensio Geser 14
HASIL DAN PEMBAHASAN • Blok Diagram Mikrokontroler Atmega 16 Xp & Xs Ideal VS Aktual
Set Point Xp, Xs dan Rasio Ideal
Kontroler 1
Kontroler 2
Aktuator (Driver Motor)
Motor DC
Fork Screw
Puli
a
Out
a
Rpm puli primer Gerakan Fork Srew
Xp &Xs Aktual Potensio Geser
Rasio Aktual
15
HASIL DAN PEMBAHASAN • Hasil Grafik perbandingan rasio dengan gerakan Fork Screw Xp dan Xs pada ECVT
Motor DC primer mengalami kendala mulai dari rasio 2,405 hingga rasio 2,120 dan rasio 1,439 hingga rasio 1,156. 16
HASIL DAN PEMBAHASAN • Hasil Grafik perbandingan antara RPM primer dengan RPM sekunder aktual ECVT
Putaran maksimum pada puli primer hanya mencapai 2160 rpm pada rasio 0,680.
17
HASIL DAN PEMBAHASAN • Hasil data Xp, Xs, RPMp, RPMs dan Rasio ideal pada ECVT RPM ENGINE
RPM P
RPM S
DATA ANALOG (mm)
DATA DIGITAL (BIT)
XP
XS
XP
XS
RASIO
1200
550
203.261
12.19
-17.28
1
375
2.70586991
1500
709.090
282.275
11.081818
-15.709091
70.909091
433.90909
2.512050827
1800
868.181
374.501
9.9736364
-14.138182
140.81818
492.81818
2.318231745
2100
1027.272
483.556
8.8654545
-12.567273
210.72727
551.72727
2.124412662
2400
1186.363
614.507
7.7572727
-10.996364
280.63636
610.63636
1.930593579
2700
1345.454
774.685
6.6490909
-9.4254545
350.54545
669.54545
1.736774496
3000
1504.545
975.106
5.5409091
-7.8545455
420.45455
728.45455
1.542955414
3300
1663.636
1233.112
4.4327273
-6.2836364
490.36364
787.36364
1.349136331
3600
1822.727
1577.685
3.3245455
-4.7127273
560.27273
846.27273
1.155317248
3900
1981.818
2061.177
2.2163636
-3.1418182
630.18182
905.18182
0.961498165
4200
2140.909
2788.807
1.1081818
-1.5709091
700.09091
964.09091
0.767679083
4500
2300
4007.946
0
0
770
1023
0.57386 18
HASIL DAN PEMBAHASAN • Hasil data Xp, Xs, RPMp, RPMs dan Rasio aktual pada ECVT RPM ENGINE 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500
RPM P 560 720 841 1021 1141 1381 1501 1622 1861 1922 1983 2042
RPM S 300 421 540 661 781 1021 1201 1381 1622 1803 2103 2160
DATA ANALOG (mm)
DATA DIGITAL (BIT)
XP
XS
XP
XS
12,005 11,421 10,837 9,328 8,809 6,830 6,116 5,418 3,082 3,114 2,838 1,070
-16,908 -15,189 -13,551 -12,350 -11,067 -8,392 -7,492 -6,482 -4,554 -4,162 -3,179 -1,187
2,9 65.7 129.5 198,2 265.4 322,6 401,0 453,2 582,5 598,2 653,1 697,9
397,1 440.2 512.9 567,1 603,5 681,3 749,3 753.5 813,0 863,6 915,7 1021
RASIO
2,647 2,325 2,024 1,991 1,766 1,452 1,354 1,227 1,156 1,056 0,863 0,680
19
HASIL DAN PEMBAHASAN •
Hasil Grafik perbandingan antara Rasio ideal dengan Rasio aktual untuk menghitung Effisiensi Rasio ECVT pada Putaran Maksimum. Simulasi LabVIEW Imlpementasi
(rasio 0,680 ---0,0000) (rasio 0,680 ---0.5556)
Slip yang terjadi antara puli dengan belt sebesar 55,56% Efisiensi Rasio = 100% - 55,56% = 44,44%
Grafik Ideal
Grafik Aktual
20
HASIL DAN PEMBAHASAN •
Hasil Grafik perbandingan antara RPM sekunder ideal dengan RPM sekunder aktual untuk menghitung Effisiensi Torsi ECVT pada Putaran Maksimum. Efisiensi Torsi ECVT pada putaran maksimum adalah 64,69%
Grafik Ideal
Grafik Aktual 21
KESIMPULAN 1. Implementasi Rancangan Sistem Kontrol RPM pada prototipe ECVT bekerja dengan baik, sehingga didapatkan hasil perubahan rasio ECVT secara otomatis sesuai dengan rpm pada mesin. 2. Data - data aktual hasil implementasi didapatkan melalui software LabVIEW berupa tampilan grafik pergerakan fork screw, RPMp dan RPMs untuk mengetahui perubahan rasio ECVT. 3. Hasil perbandingan antara antara simulasi LabVIEW dengan Impementasi pada prototipe ECVT diperoleh kinerja ECVT meliputi : • Pada rasio 0,680 pada ECVT diperoleh efisiensi slip sebesar 55,56% dan efisiensi rasio sebesar 44,44%. • Efisiensi torsi pada ECVT sebesar 64,69%
22
SARAN 1. Diperlukanya Kontrol PID pada program mikrokontroler untuk menggerakan motor DC lebih halus sesuai dengan RPM. 2. Diperlukannya perbaikan manufaktur pada konstruksi screw pendorong fork screw karena kuran presisi, sehingga mengakibatkan motor DC bekerja lebih keras dalam mendorong fork screw. 3. Harus dilakukan penggantian belt, karena belt sudah mengalami kemuluran sehingga selip pada ECVT besar. Penggantian belt harus dilakukan secara berkala sesuai pemakaian. 23
Pengujian Prototipe
24
Mohon Kritik Dan Saran Yang Membangun Tugas Akhir
