[laporan]smart wheelchair asisstant for the needy (swan)
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
1/17
SMART WHEELCHAIR ASSISTANT
FOR THE NEEDY (SWAN)
Alat Bantu Penggerak Kursi Roda dengan
Sistem Cruise Control
Disusun Oleh :
Daris Ibnu Fajar 2111100110
Firdau Ja’far Shodiq 2111100082
Vicky Betha Nurwansyah 2111100005
Bayu Estu Suprayogi 2111100084
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya
2014
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
2/17
ii
ABSTRAK
Teknologi dan infrastruktur merupakan hal yang sangat diprioritaskan dalam
rancangan pembangunan akhir-akhir ini. Karena kedua hal tersebut sangat berkaitan dengan
kegiatan sehari-hari masyarakat, perkembangannya menjadi sangat pesat. Manfaat yang
sangat besar dapat dirasakan kebanyakan masyarakat akibat kemajuan teknologi dan
infrastruktur yang canggih nan mumpuni. Ditengah laju perkembangan yang begitu pesat,
tidak dipungkiri akan terdapat satu dua hal yang tertinggal. Salah satunya adalah teknologi
dan infrastruktur untuk kalangan orang-orang berkebutuhan khusus. Semakin meningkatnya
standar hidup ditengah perkembangan teknologi dan infrastruktur, golongan berkebutuhan
khusus tidak secara langsung merasakan manfaat dalam peningkatan kualitas hidup.
Kursi roda sebagai salah satu alat bantu penunjang golongan berkebutuhan khusus
yang paling sering kita jumpai. Kegunaannya sangat tergantung oleh infrastruktur yang
tersedia untuk dapat berfungsi secara maksimal. Bagi pengguna dalam jangka waktu panjang, ketersediaan infrastruktur penunjang di fasilitas-fasilitas umum sangat menentukan
kenyamanan dalam melaksanakan kesehariannya.
Salah satu solusi untuk meningkatkan kemampuan jelajah, kenyamanan, serta
efektifitas kerjanya adalah dengan menciptakan suatu alat bantu yang memenuhi ketiga poin
tersebut. Maka dari itu kami rancang sebuah alat bantu yang akan menyesuaikan kecepatan
awal dorongan kita kemudian dilanjutkan dengan bantuan motor yang melaju pada
kecepatan konstan. Pengguna kursi roda di awal mendorong manual kursi rodanya pada
kecepatan yang diinginkan, kemudian gearbox dalam alat ikut berputar dan dibaca oleh
sensor. Output sensor kemudian menjadi input potensiometer yang mengatur kecepatanmotor, kemudian laju motor akan konstan sampai ada tahanan atau tambahan kecepatan dari
pengguna secara manual.
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
3/17
iii
Lembar Pengesahan
Dengan ini Karya Tulis Ilmiah :
Judul : “Smart Wheelchair Assistant for the Needy (SWAN)”
Penyusun : - Daris Ibnu Fajar 2111100110
- Firdau Ja’far Shodiq 2111100082
- Vicky Betha Nurwansyah 2111100005
- Bayu Estu Suprayogi 2111100084
Telah berhasil menyusun karya tulis ini dan telah disetujui oleh dosen pembimbing
pada tanggal 24 Agustus 2014.
Mengetahui,
Pembimbing Penyusun
Dr. Unggul Wasiwitono, ST., MEng.Sc. Daris Ibnu Fajar
NIP. 197805 102001 12 1001 NRP.2111100110
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
4/17
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangunan teknologi dan infrastruktur kekinian menjadi salah satu prioritas utama.
Manfaat dari perkembangan yang begitu pesat dapat dirasakan oleh mayoritas populasi
dunia, namun selalu ada sisi baik dan sisi buruk dari setiap perubahan. Laju perkembangan
yang begitu pesat kemudian tidak diimbangi dengan infrastruktur untuk golongan
berkebutuhan khusus. Infrastruktur dan teknologi penunjang golongan orang berkebutuhan
khusus merupakan hal yang sering dilupakan ditengan laju pembangunan dan
perkembangan yang begitu pesat. Dengan semakin gencarnya disuarakan “kesetaraan” maka
isu mengenai teknologi dan infrastruktur penunjang golongan berkebutuhan khusus pun
menjadi sorotan.
Salah satu teknologi penunjang golongan berkebutuhan khusus yang sering kita jumpai adalah kursi roda. Kursi roda menjadi alat bantu yang sangat efektif digunakan di
lokasi-lokasi tertentu seperti rumah tinggal dan rumah sakit. Namun bagi pengguna kursi
roda pada jangka waktu yang lama tidak akan terhindar dari kesulitan-kesulitan yang timbul
selama melakukan kegiatan kesehariannya. Kurangnya infrastruktur khusus penunjang alat
bantu kursi roda masih jarang ditemui, walaupun sudah marak diajukan pengadaannya.
Salah satu solusi yang paling memungkinkan adalah meningkatkan kemampuan
jelajah dari kursi roda itu sendiri. Tambahan kemampuan jelajah dapat berupa tambahan
tenaga yang memungkinkan pengguna kursi roda untuk melewati medan yang sebelumnya
tidak mungkin dilewati. Selain meningkatkan daya jelajah, alat bantu kursi roda ini juga
diharapkan mampu meningkatkan kenyamanan pengguna dengan mekanisme yang
memungkinkan untuk meningkatkan efektifitas kerja dari kursi roda tersebut. Muncullah ide
untuk menciptakan alat bantu kursi roda yang mampu meningkatkan kemampuan jelajah
serta kenyamanan dan efektifitas kerja.
1.2 Tujuan
Tujuan dari disusunnya karya tulis ini adalah :
1. Merancang alat bantu kursi roda yang mampu meningkatkan kemampuan
jelajah, kenyamanan, dan efektifitas kerja kursi roda itu sendiri.2. Menyediakan alat bantu bagi golongan berkebutuhan khusus dalam hal
mobilitas guna mempermudah kegiatan keseharian.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dari karya tulis antara lain :
1. Beban dari kursi roda diasumsikan 15kg dan beban pengguna 80kg.
2. Motor yang digunakan adalah Worm Drive DC Motor 24V 200W
(WORMDRV-G200-24)
3.
Baterai yang digunakan adalah tipe Lithium-Iron Phospate (LiFePO4)
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
5/17
2
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Kursi Roda
Kursi roda adalah alat bantu yang digunakan sebagai transportasi khusus bagi
penderita cacat kaki, dan umumnya juga digunakan sebagai transportasi pasien pada rumah
sakit. Kursi roda terdiri dari berbagai jenis yang mana pemilihan pemakaian berdasarkan
fungsinya. Adapun jenis-jenis kursi roda yang ada adalah kursi roda manual, kursi roda
sport , dan kursi roda penggerak motor.
Kursi Roda Manual
Adalah kursi roda yang digerakkan dengan tangan si pemakai kursi roda. Kursi
roda seperti ini tidak dapat digunakan oleh penderita cacat yang mempunyai
kecacatan ditangannya.
Kursi Roda ListrikAdalah kursi roda yang digerakkan dengan motor listrik yang biasanya
digunakan untuk perjalanan jauh bagi penderita cacat atau bagi penderita cacat
ganda sehingga tidak mampu untuk menjalankan sendiri kursi roda. Namun
kelemahan bagi kursa roda ini adalah harga yang terlalu mahal, bentuk yang kurang
praktis.
Kursi Roda Sport
Kursi roda manual untuk kegiatan olah raga, pada balapan kursi roda yang
direncanakan untuk berjalan dengan cepat dibutuhkan upaya untuk meningkatkan
kestabilan dengan menggunakan tambahan 1 roda didepan seperti trike (sepeda rodatiga). Merupakan perangkat yang umum ditemukan dalam pekan olah raga atau
Olimpiade bagi penderita cacat.
Gambar 2.1 Dari paling kiri : Kursi Roda Manual, Listrik, dan Sport
2.1.1 Pengembangan kursi roda yang ada saat ini
Berikut adalah beberapa pengembangan kursi roda yang sudah ada saat ini :
a.
Leveraged freedom wheelchair (LFC)
LFC adalah kursi roda yang dapat bergerak untuk menempuh jalan lurus dan
menanjak dengan bantuan tenaga pengguna kursi rod . Untk mekanisme penggerak
pada kursi roda ini menggunakan prinsip pengungkit, yaitu dengan menggerakkan
tuas yang ada pada kursi roda untuk menghasilkan torsi agar kursi roda bisa berjalan
lurus dan menanjak.
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
6/17
3
Gambar 2.2 Cara Kerja Leveraged Freedom Wheelchair
b.
Kursi roda yang dapat bergerak menanjak
Pada tahun 2010, Andi G. Hutauruk dan Ronny H. Manurung merancang kursi
roda multifungsi, yang dapat bergerak secara otomatis untuk jalan datar dan
menanjak dengan sudut kemiringan hingga 30°, serta terdapat mekanisme belok dan penggerak dudukan kursi dengan motor listrik.
2.2 Mekanisme Kontrol
2.2.1 Rangkaian Hambatan
Rangkaian adalah salah satu bagian dari mekanisme yang memilki peranan penting untuk
memberikan resistansi awal sebelum arus memasuki potensiometer. Hal ini dilakukan agar
arus pada potensio tidak terlalu tinggi sehingga potensio tidak akan mudah rusak, sebab
seerti yang diketahui potensio memilki sensitifitas yang cukup tinggi sehingga apabila
mengalami arus kejut berpotensi terjadi kerusakan, sehingga akan terjadi malfungsi pada
sistem yang telah dirancang.
Gambar 2.3 Rangkaian Listrik
2.2.2 Potentiometer Potentiometer adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk
pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu
terminal tetap dan terminal geser), potentiometer berperan sebagai resistor variabel atau
Rheostat. Beberapa macam tipe potentiometer antara lain :
Potentiometer linier
Potentiometer linier mempunyai unsur resistif dengan penampang konstan,
menghasilkan peranti dengan resistansi antara penyapu dengan salah satu terminal
proporsional dengan jarak antara keduanya. Potentiometer linier digunakan jika
relasi proporsional diinginkan antara putaran sumbu dengan rasio pembagian dari
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
7/17
4
potentiometer , misalnya pengendali yang digunakan untuk menyetel titik pusat layar
osiloskop.
Potentiometer logaritmik
Potentiometer logaritmik mempunyai unsur resistif yang semakin menyempit
atau dibuat dari bahan yang memiliki resistivitas bervariasi. Ini memberikan perantiyang resistansinya merupakan fungsi logaritmik terhadap sudut poros
potentiometer .Sebagian besar potentiometer log (terutama yang murah) sebenarnya
tidak benar-benar logaritmik, tetapi menggunakan dua jalur resistif linier untuk
meniru hukum logaritma. Potentiometer log juga dapat dibuat dengan menggunakan
potentiometer linier dan resistor eksternal. Potentiometer yang benar-benar
logaritmik relatif sangat mahal. Potentiometer logaritmik sering digunakan pada
peranti audio, terutama sebagai pengendali volume. Potentiometer lilitan kawat daya
tinggi. Potentiometer jenis apapun dapat digunakan juga sebagai rheostat
Rheostat
Cara paling umum untuk mengubah-ubah resistansi dalam sebuah sirkuit adalah
dengan menggunakan resistor variabel atau rheostat. Sebuah rheostat adalah resistor
variabel dua terminal dan seringkali didesain untuk menangani arus dan tegangan
yang tinggi. Biasanya rheostat dibuat dari kawat resistif yang dililitkan untuk
membentuk koil toroid dengan penyapu yang bergerak pada bagian atas toroid,
menyentuh koil dari satu lilitan ke lilitan selanjutnya. Potentiometer tiga terminal
dapat digunakan sebagai resistor variabel dua terminal dengan tidak menggunakan
terminal ketiga. Seringkali terminal ketiga yang tidak digunakan disambungkan
dengan terminal penyapu untuk mengurangi fluktuasi resistansi yang disebabkan
oleh kotoran. Potentiometer digital
Potentiometer digital adalah sebuah komponen elektronik yang meniru fungsi
dari potentiometer analog untuk diterapkan pada isyarat digital.
2.3 Mekanisme Speedometer Sebagai Sensor Kecepatan
Dalam alat yang dirancang ini, sensor pengukur kecepatan yang nantinya digunakan
sebagai input pada potentiometer adalah speedometer tipe mechanical speedometer . Prinsip
Kerja mechanical speedometer dapat dijelaskan secara runtut sebagai berikut :
Pada saat roda kendaraan berputar kabel speedometer yang dihubungkan pada rodakendaraan bermotor membuat magnet yang berada speed cup berputar.
Magnet yang berputar menciptakan medan magnetdi dalam speed cup dan oleh
hukum elektromagnetisme itu berarti terdapat arus listrik arus di dalam speed cup.
Akibatnya, kecepatan pada speed cup berubah menjadisemacam generator listrik.
Arus listrik bergerak dalam sebuah konduktor listrik di dalam medan magnet,
hukumlain elektromagnetisme mengatakan arus akan membuat gerakan.
Arus membuat speedcup berputar sedemikian rupa sehingga mencoba untuk
mengejar ketinggalan berputar dengan magnet.
Pegas membuat speedcup memberhentikan putarannya, gerakan pegas ini membuat
jarum pointer menjadi bergerak.
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
8/17
5
Semakin cepat mobil berjalan, maka kabel semakin cepat berubah, semakin cepat
magnet berputar, maka semakin besar arus eddy yang dihasilkannya, lalu semakin
besar gaya pada speedcup dan juga semakin kuat pula untuk mengubah kedudukan
jarum pointer.
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
9/17
6
BAB III
PERANCANGAN ALAT
3.1 Mekanisme dan Fitur
3.1.1 MekanismeTujuan utama alat bantu kursi roda ini adalah meningkatkan kemampuan jelajah,
kenyamanan, serta efektifitas kerja dari kursi roda itu sendiri. Dengan input dorongan awal
dari pengguna, alat ini akan membaca kecepatan awal tersebut yang kemudian akan
digunakan sebagai acuan bagi motor untuk seterusnya bergerak dengan bantuan motor pada
kecepatan konstan.
Gambar 2.4 Mekanisme
3.1.2 Fitur
Guna menjamin kenyamanan dan keamanan dalam menggunakan SWAN sebagai alat
bantu kursi roda, alat ini dilengkapi dengan beberapa fitur antara lain :
Wheelchair Cruise Control
Fungsi utama dari SWAN adalah membantu mobilitas pengguna serta
memberi kemampuan untuk melewati medan yang sebelumnya tidak mungkin
dilewati. Wheelchair cruise control merupakan fitur dimana setelah pengguna
kursi roda mendorong secara manual pada kecepatan yang diinginkan, mekanisme
gearbox dan sensor membaca dan mengolah inputan tersebut. Output dari sensor
kemudian dilanjutkan ke potentiometer sebagai pengatur kecepatan motor.
Dengan mekanisme seperti disebutkan maka kursi roda akan melaju dengan
kecepatan konstan sampai adanya gaya tambahan maupun tahanan dari pengguna
secara manual.
Outdoor Lock System
Input
Pengguna
menggunakan
kursi roda secara
manual pada
kecepatan yang
diinginkan.
Pembacaan
Roda bantu pada
WAVE beserta
gearbox ikut
berputar yang
kemudian dibaca
oleh sensor yang
menjadi input dari
potentiometer.
Pengendalian
Sensor merubah
output sesuai input
kecepatan yang
diinginkan. Output
potentiometer
mengendalikan
kecepatan motor
yang seterusnya
konstan.
Output
Potentiometer di-
lock untuk menjaga
input arus ke motor
konstan. Motor
menggerakkan roda
bantu WAVE yang
selanjutnya
menggerakkan kursiroda.
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
10/17
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
11/17
8
Operating temp. max. 125°C
Baterai Kapasitas 10 Ah
Berat 2,63 kg
Cycle Life 1200
dischargecycle
Voltase 24 V
Energi 250 Watt
3.3 Pasangan roda gigi 1 dan roda gigi 2 (spur gear )
3.3.1 Data awal perencanaan
Torsi : 20 Nm = 177 lb-in
Putaran pinion (n p = n1) : 180 rpm
Putaran gear (ng = n2) : 60 rpm
Pressure angle (Φ) : 25º
Pitch (P): : 7 ul/in
Diamter Gear (dg) : 1,25 in
Diameter Pinion (d p) : 3,75 in
3.3.2 Dimensi Gear
Rasio Putaran
3
1
p
g
tg
tp
g
p
vn
n
N
N
d
d r
Jarak antar sumbu (c)
ind d
c g p
5,22
75,325,1
2
Asumsi Diametral pitch (P)
pitch (P) = 7 ul/in (untuk kondisi coarse pitch)
Kecepatan keliling (v p)
min/904,5812
25,1180
12
.. ft
d nV
p p
p
3.3.3
Gaya yang bekerja pada Gear Gaya tangensial (Ft)
Ftp=Ftg=
= 177 lb-in x 2 / 1,25 = 283,12 lb
Gaya dinamis (Fd)
lb F V
F t p
d .002,3112,283600
904,58600
600
600
3.3.4 Perhitungan tebal roda gigi (b) dan jumlah gigi (Nt)
Tebal gigi:
Ditentukan berdasarkan beban keausan Buckingham:
Rumus: K Qbd F pw Keterangan:
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
12/17
9
5,175,325,1
75.322
g p
g
d d
d Q
K = 366 lb/in2 (sumber : Machine Design Tabel 10-11)
Material SAE 2345 QQT dengan S0 = 50000 dan BHN = 475
Gaya dinamis F d = F w (allowable wear load )
Sehingga tebal gigi: .45.03665.125.1
002.311
..in
K Qd
F b
p
d
Perhitungan jumlah gigi:
Jumlah gigi pada pinion: P d N p pt , = 1,25 7 ≈ 9 gigi
Jumlah gigi pada gear: P d N g g t , = 3,75 7 ≈ 26 gigi
3.3.5 Pengecekan Roda gigi dengan metode Lewis
Persamaan Lewis:
P
Y bS F b
Keterangan:
F b = beban bending yang diijinkan (lb.)
S = S o = tegangan statik yang diijinkan = 50.000 psi
Y = faktor bentuk Lewis
Dari tabel 10-2 ( Machine Design): untuk N t,p = 9 buah gigi maka Y = 0,236
untuk N t,g = 26 buah gigi maka Y = 0,412
.571,7587
236,045,0000.50, lb F pin ionb
.285,13247412,045.0000.50, lb F gear b
F b > F d , maka perencanan roda gigi adalah AMAN.
3.4 Perencanaan Pulley 1 dan Pulley 2
Spesifikasi data perencanaan:
Bahan belt : Solid woven cotton
Daya motor : P = 200 W 0,29 HP
Putaran pulley 1 (penggerak) : n1 = 60 rpm
Putaran pulley 2 : n2 = 60 rpm
Rasio Kecepatan : 1 : 1
Diameter Pulley :
Diameter Pulley 1 dan 2 yang telah ditentukan adalah:
Diameter 1 : 2,5 in
Diameter 2 : 2,5 in
Center of distance :
213 R RC
inC C
525,1)25,1(3
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
13/17
10
Dimana:
C = Center of distance
R1 = Jari-jari pulley 1
R2 = Jari-jari Pulley 2
Kecepatan keliling (V p1 ):
100060
111
n DV p
min/63,1912
6025,1 ft
rpmin
Penentuan Tipe Belt
Dari ketentuan yang ada pada buku Mechanical Design – Peter Child, jenis belt yang
dipakai dipengaruhi oleh power, kecepatan putar dan rasio kecepatan.
Gambar 3.1 Prosedur untuk menentukan jenis belt
Dari perencanaan didapatkan power sebesar 0,29 HP , Kecepatan putar 19,63 ft/min
(0,09 m/s) dan rasio kecepatan 1 sehingga jenis belt yang dipakai adalah V-belt.
Penentuan Panjang Belt
Dari tabel 3-7:c
R Rc L R R )( 12)(.22
12
5
)33()5,15,1(52
2 = 19,42 in
4
8 2
122 R Rbb
a
dengan: b = L – ( R2 + R1) = 19,42 – (1,5 + 1,5) = 10 in
maka:
4
5,15,181010 22
a = 5 in
Nilai a dapat bervariasi, tujuannya untuk mengatur tegangan dan kekenduran belt.
amin = a – 2 h = 5 – 2(0,38) = 4,24 in
amax = (1,05 s.d. 1,10) a = 1,10 (5 in) = 5,5 in
3.5 Perhitungan Poros
Poros 1
Free Body Diagram dan Diagram Momen secara horizontal dan vertikal untuk poros 1
dapat dilihat pada gambar diabwah ini:
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
14/17
11
Gambar 3.2 Diagram Momen dan Free Body Diagram
Sehingga dari gambar diatas dapat dihitung momen total yang bekerja dimana :
Mt = √ = Mt = 98,66 lb-in
Dengan menggunakan rumus MDET
22
4
0
3
0
4
3
1
32
pes
syp
m st r
e
yp
m sb
i
ypT
S
S T K M
S
S M K
D
D D
N
S
Maka didapatkan Diameter poros sebesar 0,52 inch (bahan poros C1050 Steel)
Poros 2
Free Body Diagram dan Diagram Momen secara horizontal dan vertikal untuk poros 1
dapat dilihat pada gambar diabwah ini:
Gambar 3.3 Diagram Momen dan Free Body Diagram
Sehingga dari gambar diatas dapat dihitung momen total yang bekerja dimana :
Mt1= √ =
Mt1 = 127,94 lb-inMt2 = 155,87 lb-in
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
15/17
12
Dengan menggunakan rumus MDET22
4
0
3
0
4
3
1
32
pes
syp
m st r
e
yp
m sb
i
ypT
S
S T K M
S
S M K
D
D D
N
S
Maka didapatkan Diameter poros sebesar 0,62 inch (bahan poros C1050 Steel )
3.4 Perhitungan Gaya Pada Kursi Roda
Free Body Diagram pada kursis roda dirancang untuk mengetahui gaya dorong
minimum dengan menggunakan beban maksimum kursi roda sebesar 80 kg dan ariasi
tanjakan juga diatur dengan menggunakan standar maksimal 6o untuk pengguna kursi
roda. Sehingga FBD untuk jalan datar dan tanjakan maksimal dapat dihitung sebagai berikut :
N N Fd
Fd
Fg Fg
W W
W = 80 kg x 9,81 m/s W = 80 kg x 9,81 m/s
W = 784,8 Newton = N W = 784,8 Newton
f= 0,45 (sumber: ) N = W cos 6o = 780,5 Newton
Fg = µk x N Fg = µk x N
= 0,45 x 784,8 = 353,16 Newton = 0,45 x 780,5 = 351,225 Newton
Fd = Fg = 353,16 Newton Fd = Fg + W Sin 6
o
Fd = 351,225 + 784,8 Sin 6o
Fd = 433,258 Newton
Dengan mengasumsikan bahwa WAVE dapat berjalan dengan kecepatan maksimum 2,45
m/s dan kecepatan minimum sebesar 0,5 m/s maka pada torsi output motor melalui gearbox
dapat dihitung sebagai berikut :
180 rpm ~ 20 Nm (Spesifikasi Motor)
2,45 m/s = 32,67 rad/s = 351 rpm
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
16/17
13
0,5 m/s = 6,67 rad/s = 63,6 rpm
Jadi :
T = 10,25 Nm (Output Motor)
T = 10,25 Nm x r v = 30,75 Nm (Output Gearbox)
T = 20 Nm (Maximum Output Torque)
T = 20 Nm x r v = 60 Nm (Output Maximum Gearbox)
Gaya Dorong Mesin untuk output torsi paling rendah adalah :
Fd = T/r = 30,75 Nm /0,075 m = 410 Newton (Pada torsi paling rendah motor sudah mampu
melewati batas gaya dorong yang ditentukan yaktu sebesar 353,16 Newton pada jalan datar.
Namun untuk jalan menanjak motor tidak akan mampu mencapai kecepatan maksimum
sehingga akan ada sedikit pengurangan kecepatan pada saat tanjakan).
3.5 Perhitungan Gaya Magnet dan Kalibrasi Potensiometer
Gaya Magnet dihitung untuk mengatur putaran potensio sehingga arus yang mengalir
pada motor dapat dikontrol sesuai dengan kecepatan yang diinginkan.Dimana data
perencanaan magnetic clutch adalah sebagai berikut:
B = 0,5 Wb/m2
R lilitan = 0,05 ohm
N = 20 lilitan
A = 3,142 x 10-3 m2
ω1 = 3,33 rad/s Lowest Speed
ω2 = 36,67 rad/s Upper Speed
V1 = B x A x N x ω1
= 0,5 x 3,142 x 10-3 x 20 x 3,33
= 0,104 VoltI1 = V1/R lilitan
= 0,104/0,05 = 2,08 Ampere
V2 = B x A x N x ω2
= 0,5 x 3,142 x 10-3 x 20 x 36,67
= 1,152 Volt
I2 = V2/R lilitan
= 1,152/0,05 = 23,04 Ampere
F1= B . I1 .L = 0,5 . 2,08 . 0,02 = 0,02 N
F2 = B . I2 . L = 0,5 . 23,04 . 0,02 =0,23 N
F = k . x
k = F/x = 0,02/0,001 = 20 N
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
4 0 0
3 5 0
3 0 0
2 5 0
2 0 0
1 5 0
1 0 0
5 0
Potensio vs Kecepatan
Potensio vs
Kecepatan
Grafik 3.1 Potensio vs. Kecepatan
-
8/17/2019 [Laporan]Smart Wheelchair Asisstant for the Needy (SWAN)
17/17
14
Daftar Pustaka
Deutschman, Aaron D. 1975. “ Machine Design”. London: Collier Macmillan Publisher.
Dosen Fisika FMIPA ITS. 2011.”Fisika Dasar II”. Surabaya: ITS Press.
Berata, Wayan. 1986. “Diktat Elemen Mesin”. Surabaya: Teknik Mesin ITS.Khurmi, R.S., J.K Gupta. (2005). A Textbook of Machine Design, New Delhi : Eurasia
Publishing House (PVT.)LTD.
Pr adana Angga Arya, Ramadhan Deka. 2010. “ RANCANG BANGUN KURSI RODA
DENGAN PENGGERAK MOTOR LISTRIK ”. Surabaya: ITS.
Putra, Dimas Ardyansah. 2012. “RANCANG BANGUN MEKANISME GERAK KURSI
RODA YANG MAMPU BERGERAK MENANJAK”. Surabaya: ITS.