1. Pendahuluan
Semakin menipisnya sumber energi minyak bumi yang merupakan sumber utama bahan bakar kendaraan bermotor dan polusi udara yang ditimbulkan oleh kendaraan bermotor tersebut semakin memperburuk kualitas udara dibumi ini. Ditambah lagi deru suara mesin yang ditimbulkan oleh kendaraan bermotor tersebut menambah bising jalanan. Belum lagi biaya perawatan untuk kendaraan bermotor tersebut tidaklah murah. Juga masalah kenyamanan dalam berkendaraan yang merupakan masalah utama bagi si pengendara. Maka dari itulah dibutuhkan kendaraan bermotor yang hemat BBM dan rendah emisi gas buang. Dengan ditemukan teknologi seperti sel surya dan generator magnet yang hemat energi dan polusi. Dimana teknologi generator magnet yang relatif baru ini benar-benar hampir tidak memerlukan perawatan dan sumber tenaga lain.
Dalam studi ini dibahas tentang perancangan dan pembuatan sebuah mobil listrik berteknologi sumber energi sel surya dengan sistem kendali kemudi dengan kemudi. Sistem kendali kemudi ini menggunakan prinsip
Ackermann steering geometry, yaitu ketika keadaan mobil berbelok ditikungan roda terluar akan berjalan di radius lebih besar dalam sebuah tikungan daripada roda bagian dalam. Ini adalah teknologi lama namun tetap menjadi acuan hingga saat ini dalam hal steering kendaraan. Hal ini tidak lepas dari mudahnya sistem pengendalian steering kendaraan, tetap nyaman dan aman dalam kecepatan tinggi, radius belok bisa kecil dan tidak terjadi slip sehingga dapat menghemat penggunaan ban (Odenthal, D.,Ackermann, J., 1999). Input dari sistem kendali kemudi ini adalah data referensi posisi dari potensio linier yang kemudian diproses oleh kontroler dengan output berupa PWM actuator. Hasil yang didapatkan adalah pada saat mobil listrik dikendarai dan pada saat tikungan, actuator pada steering dapat membantu meringankan kinerja steering.
2. Teori Penunjang
Ackermann Steering Teknologi ini pertama kali diperkenalkan pada 1758 oleh Erasmus Darwin, ayah dari
Charles Darwin, dalam sebuah karya berjudul " Erasmus Darwin's improved design for steering carriages--and cars " . Kemudian ackermann steering geometry dipatenkan oleh Rudolph Ackermann pada
tahun 1817 di London.” Advantages of Active Steering For Vehicle Dymanics Control ” Odenthal (1999). Ketika mobil berbelok ditikungan, roda terluar akan berjalan di radius lebih besar dalam sebuah tikungan daripada roda bagian dalam (denagn asumsi lebar track kurang lebih sama dengan lebar sumbu roda kendaraan). Dengan demikian roda bagian luar harus berputar lebih banyak daripada roda bagian dalam. Ketika dihubungkan sudut antar roda sedemikian rupa hingga tidak terjadi slip, ini sesuai dengan cara kerja ackermann geometry. Jika roda dirancang untuk memimpin sudut yang sama, ini disebut paralel steer.
Reverse Ackermann adalah ketika sudut roda bagian luar lebih besar dari roda bagian dalam walaupun harus berputar dalam radius yang lebih besar. Untuk yang mendapatkan sudut rata-rata roda, baik sudut roda bagian dalam dan sudut roda bagian luar. Dalam batas-batas validitas model ban kinematik sudut kemudi yang diperlukan dari roda depan bisa dibangun melalui poros sementara yang diberikan ti tik M, (1.1).
Kendaraan yang bergerak perlahan, hubungan tata letak kemudi biasanya dilakukan sesuai dengan geometri
Ackermann. Kemudian, hubungan berikut ini berlaku.
Tan δ1 = a/R (2.1)
Tan δ2 = a/R + s (2.2)
Dimana label δ lebar track dan a menunjukkan dasar roda. Menghilangkan kurva jari-jari R, sehingga didapatkan Tan δ2 = a / [ a / Tan δ2 ] + s (2.3) Tan δ2 = a Tan δ2 / a + s Tan δ2 (2.4) Pada rotasi sekitar titik M, arah kecepatan adalah tetap untuk setiap titik kendaraan. Sudut β antara vektor kecepatan v dan
sumbu longitudinal kendaraan disebut sudut slip sisi . Slip sisi sudut pada titik P diberikan oleh Tan βP = x/R (2.5) Tan βP = x Tan δ1 / a (2.6) Ackermann disesuaikan dengan menarik garis lurus sumbu roda bagian
dalam dan roda bagian luar hingga bertemu di satu titik. Ackermann sempurna akan tercapai bila garis bergabung dengan steering axes dan trek luar titik sumbu bertemu di bagian tengah as belakang. Jika titik bertemu di belakang garis as belakang, Ackermann sempurna tidak tercapai. Jika bertemu di depan garis as belakang, Ackermann digunakan terlalu berlebihan. Gambar ackermann steering geometry dapat ditunjukkan pada gambar berikut ini.
 |
|---|
3. Perancangan Sistem
Desain Rangka
Desain mobil menganut model double wishbone dimana setiap roda ditopang oleh dua lengan ayun dimana setaip sepasang lengan ayun menompang satu suspensi. Desain 3D dari mobil listrik yang direncanakan dapat dilihat pada gambar berikut ini.
 |
Desain Ackermann Steering
Desain ackermann steering dalam sistem double wishbone untuk suspensinya menggunakan sistem steering model dan rack dan pinion. Gambar desain 3D untuk sistem steering rack dan pinion secara keseluruhan dapat ditunjukkan pada gambar berikut ini.
Pada gambar diatas adalah sistem rack dan pinion manual. Pada proyek akhir ini, dibuat sistem rack dan pinion yang dikembangkan dengan menambahkan actuator pada steering. Desain rack dan pinion dengan pengembangan actuator dapat dilihat pada gambar berikut ini.
4. PengujianAlat
Percobaan pertama secara teori dan secara lapangan telah dilakukan dan hasilnya dapat dilihat pada tabel beikut ini.
Sumber :Jurusan Teknik Mekatronika Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Teknologi Sepuluh Nopember