Available via license: CC BY-SA 4.0
Content may be subject to copyright.
Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol. 9, No. 3, November 2019
p-ISSN: 2302-2949, e-ISSN: 2407 - 7267
Received date 2019-12-10, Revised date 2020-07-01, Accepted date 2020-07-05
https://doi.org/10.25077/jnte.v9n3.713.2020
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Perancangan Sensor Gerak Benda pada Benturan Berlebihan untuk
Pengujian Pre-Straining Spring Momentum Exchange Impact Dumper
(PSMEID) dengan Metoda Prediksi Waktu Benturan (Preview)
Darmawan1*, Lovelyson2 dan Pharmayeni3
1Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang, Sumatera Barat, Indonesia
2Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang, Sumatera Barat, Indonesia
3Program Studi Teknik Industri Agro, Politeknik ATI, Padang, Sumatera Barat, Indonesia
*Corresponding author, e-mail: wawan@eng.unand.ac.id
Abstrak— Getaran yang terjadi diakibatkan oleh benturan yang berlebihan (Excessive Impact) dapat
merusak kontruksi sebuah benda. Excessive Impact yang biasanya terjadi pada waktu tertentu saja seperti
benturan roda pendaratan pesawat dengan landasan pacu yang dapat berakibat fatal jika getaran yang
dihasilkan tidak dapat dikontrol dengan baik. Penelitian ini mencoba merancang simulasi sebuah system
peredaman untuk mereduksi getaran yang terjadi akibat dari Excessive Impact. Metoda yang dikembangkan
disebut sebagai PSMEID (Pre-Straining Momentum Exchange Impact Dumper), dimana dalam hal ini
memanfaat momentum dari sebuah masa yang ditempatkan pada masa utama yang arah gayanya
berlawanan dengan gaya yang dihasilkan oleh benturan dari Excessive impact. Pada penelitian ini akan
dilakukan dengan mensimulasikan Excessive impact dengan cara memprediksi waktu benturan sehingga
waktu pelepasan massa dengan dorongan pegas yang sudah diregangkan (pre-straining) dengan arah yang
berlawanan dari arah benturan memberikan hasil yang lebih optimal untuk mereduksi getaran dari benturan
yang terjadi. Dengan peracangan sensor vibrasi dan gerak maka didapat waktu tercepat solenoid
mengaktifkan PSMEID adalah 32 milisecon.
Kata Kunci : Excessive Impact, PSMEID
Abstract— Vibration that occurs due to excessive impact can damage the construction of an object.
Excessive Impact which usually occurs only at certain times, such as aircraft landing gear collisions with
runways that can be fatal if the vibrations produced cannot be controlled properly. This study to design a
simulation of a damping system to reduce vibrations that occur as a result of Excessive Impact. The method
developed is referred to PSMEID (Pre-Straining Momentum Exchange Impact Dumper), which in this case
utilizes momentum from a period placed in the main period in which the direction of the style is opposite
to the force generated by the impact of the Excessive impact. This research will be conducted by simulating
the Excessive impact by predicting the time of the collision so that the time of mass release with a spring
push that has been stretched (pre-straining) in the opposite direction from the direction of the collision gives
more optimal results to reduce vibrations from the impact.
Keywords : Excessive Impact, PSMEID
Pendahuluan
Vibrasi atau getaran adalah gerak berisolasi,
membalas, yang periodik pada titik setimbang yang
disebabkan karena adanya gaya eksternal yang
bekerja pada benda yang kaku atau elastis. Vibrasi
dapat sangat merusak sebuah benda ketika gagal
diisolasi oleh struktur benda tersebut, peristiwa
yang paling terkenal adalah hancurnya jembatan
Tacoma di USA pada tahun 1941 setelah beroperasi
selama 4 bulan. Dalam beberapa dasawarsa ini,
penelitiaan tentang pengontrolan/isolasi vibrasi
menjadi subjek yang sangat penting dalam
pengembangan perancangan mesin yang memiliki
performansi tinggi dan struktur sebuah bangunan.
Pembangunan gedung-gedung bertingkat juga
memerlukan analisa isoalasi vibrasi yang baik
karena gaya ekternal terhadap gedung tersebut
seperti dorongan angin yang kuat, gempa bumi dan
beban dinamik lainnya memungkinkan dapat
merusak struktur bangunan tersebut secara
keseluruhan. Pengontrolan vibrasi juga diperlukan
pada kendaraan bermotor karena tingkat vibrasi
Darmawan: Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol. 9, No. 3, November 2019
https://doi.org/10.25077/jnte.v9n3.713.2020 132
jnte.ft.unand.ac.id
menjadi ukuran untuk kenyaman dan keamanan
saat kendaraan itu dijalankan dan pada pesawat
udara selama proses terbang dan pendaratan.
Vibrasi pada sebuah massa sangat bergantung pada
sistem suspense yang melekat pada massa tersebut.
Sistem suspensi dapat mereduksi vibrasi yang
terjadi disebabkan permbukaan jalan yang tidak
rata1, dan hal sebalik juga terjadi ketika tekanan
yang belebihan akibat perancangan sistem suspensi
dapat merusak permukaan jalan [1]. Beberapa
Kajian berfokus pada mereduksi kerusakan jalan
dengan mengoptimalkan perancangan sistem
suspensi sudah dilakukan [2],[3]. Beberapa tahun
belakangan ini, Untuk perancangan algoritma
pengontrolan vibrasi dan sistem suspensi mendapat
perhatian yang sangat besar [4].
Perancangan sistem suspensi pada kendaraan
bermotor seperti pada mobil, sepeda motor, kereta
api telah memasuki fase dimana kenyaman dan
keamanan menjadi perhatian utama. Penggunaan
sistem suspensi berjenis pasif yang terdiri dari
pegas dan peredam masih banyak diterapkan
karena biaya produksi yang lebih rendah serta
perancangan sistem yang lebih sederhana.
Penggunaan sistem pasif untuk kendaraan yang
relative memiliki beban lebih ringan menjadi
umum digunakan dibandingkan penggunaan sistem
control aktif yang biasa digunakan pada beban berat
yang memerlukan kemampuan menyerap energi
benturan lebih besar, seperti pada roda pendaratan
pesawat terbang. Sistem control aktif pada suspensi
relatif memiliki biaya lebih mahal dan sistem yang
lebih rumit dan melibat sistem elektro-mekanis
seperti pada penelitian Hac [5] pada tahun 1985
yang menggunakan electro-hydrolic pada sebuah
sistem suspensi. Limitasi dari sistem aktif control
untuk mengontrol berbagai variasi vibrasi yang
terjadi sudah pernah diteliti oleh Karnopp (1983,
1986) [6],[7], Hedrick (1990) [8] dan William
(1997) [9] dengan menggunakan dua parameter
yaitu kekakuan roda dan perbandingan berat roda
dan badan kendaraan. Sistem control untuk
suspensi aktif cendrung memiliki respon yang
lambat karena melibatkan penggunaa actuator aktif
dan penelitian tentang pengaruh waktu tunda
terhadap proses aktifasi actuator pada sistem aktif
control akan membatasi pengguaan sistem control
ini pada beberapa aplikasi saja[10].[11].
Dengan keterbatasan sistem control aktif pada
waktu tunda pada respon aktifasi actuator diatas
maka beberapa penelitian sudah mengembangkan
mekanisme baru yaitu dengan tetap menggunakan
sistem pasif yang diutilisasikan yang disebut
sebagai MEID (Momentum Exchange Impact
Dumper). MEID menggunakan metoda perbedaan
momentum berdasarkan teori ayunan Newton.
Konsep dasar dari MEID seperti yang digambarkan
pada gambar 1 dibuat dari teori benturan tiga bola,
dimana bola pertama dianggap sebagai gaya
eksitasi atau eksternal dari luar yang membentur
massa utama yang dipresentasikan oleh bola kedua,
sedangkan bola ketiga mempresentasikan massa
damper yang berfungsi mereduksi energi kinetic
yang dipindahkan dari bola kedua menggunakan
metoda perubahan momentum.
Gambar 1. Metoda benturan 3 bola berdasarkan
teori ayunan newton [12]
Metoda MEID seperti yang digambarkan oleh
gambar 2 dianggap mampu mereduksi akselerasi
maksimum pada vibrasi [13] dan dapat
diaplikasikan pada benda seperti mesin tempah dan
roda pendaratan pada pesawat terbang [13]. Pada
sistem PMEID, perpindahaan energi maksimum
dari massa utama kepada massa peredam memiliki
durasi yang sama dengan benturan dari massa
damper ke massa utama [13]. Karena kecilnya
energi yang dilepaskan oleh MEID sistem ke arah
massa utama, maka beberapa peneliti mencoba
menambahkan actuator pada sistem MEID yang
disebut sebagai metoda AMEID (Active
Momentum Exchange Impact Dumper). Pada
kenyataannya sangat sulit untuk bagi aktuator
untuk menghasil gaya besar yang ketika kontak di
lakukan [14].
Gambar 2. Satu derajat kebebasan sistem PMEID [15]
Dengan keterbatasan yang dimiliki oleh sistem
AMEID dan PMEID maka diperkenalkan metoda
baru memanfaatkan energi potensial yang terdapat
pada pegas yang ditekan yang disebut sebagai Pre-
straining Spring. Pre-straining Spring terletak
antara massa utama dan massa peredam yang
Darmawan: Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol. 9, No. 3, November 2019
133 https://doi.org/10.25077/jnte.v9n3.713.2020
jnte.ft.unand.ac.id
diperkirakan mampu memberikan gaya lawan lebih
besar terhadap massa utama ketika benturan terjadi,
metoda ini disebut sebagai PSMEID (Pre-straining
Spring Momentum Exchange Impact Dumper).
Sistem mekanisme dumper PSMEID digambar
pada gambar 3.
Gambar 3. Satu derajat kebebasan sistem
PSMEID [15]
Proses gaya yang disalurkan pada PSMEID
yang disimulasikan dilakukan pada sebuah
penelitian oleh L.son 2018 yang berjudul “A new
concept for UAV landing gear shock vibration
control using pre-straining spring momentum
exchange impact damper”. Dalam penelitian
tersebut dinyatakan bahwa maksimum gaya yang
disalurkan ketika terjadi benturan pada roda
pendaratan dan permukaan tanah terjadi pada
waktu 0.15 detik setelah benturan dengan simulasi
tanpa dumper dan menggunakan PMEID seperti
yang ditampilkan oleh gambar dibawah gambar 4.
Dalam menggunakan PSMEID disimulasikan
benturan pertama terjadi pada waktu 0.083 detik
dan penyaluran daya maksimal serta percepatan
maksimum pada massa utama terjadi pada 0.14
detik. Dari data grafis pada gambar 4 maka
PSMEID dapat mereduksi penyaluran gaya sebesar
6 persen dibanding PMEID yang hanya mampu
mereduksi hingga 1 persen dan mereduksi
percepatan vibrasi 13,5 persen dibanding
penggunaan PMEID 2.5 persen.
Gambar 4. Penyaluran gaya pada massa utama
selama terjadi benturan [15]
Sistem suspensi aktif dengan metoda prediksi
waktu benturan pernah dikembangkan oleh Tanaka
[17] seperti yang digambarkan pada gambar 5.
Dalam metoda ini, sebuah sensor optic diletakkan
antara massa ekternal dengan massa utama yang
fungsinya medeteksi gerakan dari massa ekternal.
Aktuator terdiri dari massa dumper, yang terpasang
dengan kuat pada batang dorong. Beban awal
menggunakan defleksi awal pegas koil diterapkan
pada batang. Lendutan pegas koil terus-menerus
dilakukan dengan menggunakan penjepit, yang
digerakkan oleh gaya hidrolik. Batang awalnya
diposisikan pada ruang bebas kecil dari massa
utama. Ketika massa ekternal membentur massa
utama, gaya impulsif yang diberikan oleh massa
ekternal menetralkan energi kinetik dari batang,
yang dihasilkan dengan melepaskan pegas yang
mendapat tekanan.
k/2
m
x
k/2
md
Optical
sensor
Push rod
Gambar 5. Sistem suspense aktif dengan prediksi
waktu benturan
Sistem Kontrol Vibrasi
Secara umum, ada tiga kategori jenis suspensi
untuk mereduksi vibrasi yang sudah dikembangkan
sampai dengan saat ini antara lain suspensi pasif,
suspensi semi-aktif, suspensi aktif dengan sistem
hidrolik/pneumatic dan suspensi aktif dengan
elektromagnetik. Ketiga sistem suspensi tersebut
memiliki kelebihan dan kekurangan masing-
masing sesuai dengan aplikasinya. Sistem pasif
tentunya yang pertama kali dikembangkan seperti
yang terlihat pada gambar 6. Sistem pasif sangat
sederhana dan mudah diaplikasikan, karena tidak
membutuhkan energi listrik dari luar untuk bekerja,
sehingga ketergantungan kepada sistem/proses lain
menjadi minimal.
Darmawan: Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol. 9, No. 3, November 2019
https://doi.org/10.25077/jnte.v9n3.713.2020 134
jnte.ft.unand.ac.id
(a) (b)
Gambar 6. Model Suspensi Pasif (a) dan Suspensi
pasif komersial (b)
Sistem pasif masih menjadi pilihan utama saat
ini karena biaya pembuatan yang relatif murah
dibanding kategori lain, perancangan yang lebih
sederhana dan memiliki reliabilitas yang tinggi.
Suspensi dengan sistem pasif umumnya
diaplikasikan pada kendaraan bermotor dan
gedung. Respon sistem suspensi pasif di tentukan
oleh dua variabel yang dapat diatur sedemikian
rupa, yaitu konstanta pegas dan koefisien redaman.
Sistem suspensi pasif memiliki performansi yang
sangat baik ketika frekuensi tinggi dan koefisien
redaman diatur pada rentang yang rendah, hal
tersebut berlaku sebaliknya. Frekwuensi rendah
sesuai dengan koefisien redaman yang tinggi.
Beberapa penelitian sudah dilakukan terkait
performansi dari sistem pasif ini diantara Ankita R.
Bhise pada tahun 2016, melakukan perbandingan
antara suspensi pasif dan semi-aktif, dimana
suspensi pasif hanya mampu memberikan redaman
63,7% untuk persentasi fluktuasi pada massa
sprung dilain pihak, suspensi aktif mampu
memberikan performansi 93,9%. Penelitian lain
untuk meningkat performansi pasif suspensi
dilakukan dengan menentukan nilai koefisien
redaman di tentukan menggunakan metoda PDD
(position dependent damping). Aplikasi
penggunaan sistem pasif juga digunakan untuk
konstuksi bangunan, penelitian yang terkait dengan
perancangan sistem pasif yang disebut sebagai
pasif bar dumper untuk bangunan tahan gempah18.
Disamping sistem pasif yang masih terus
dikembangkan, sistem kontrol aktif pada vibrasi
juga telah berkembang dengan pesat yang dimulai
pada tahun 1968 oleh Bender, yang melakukan
kajian sistem kontrol untuk aplikasi suspensi
kendaraan. Tahun 1973, Crosby dan karnopp
memperkenalkan konsep redaman aktif (aktif
dumper), mereka menggunakan metoda kontrol
dengan umpan balik berkecapatan tetap untuk
sistem kontrol. Karnopp pada tahun 1984 dan
Redfield pada tahun 1989 melakukan kajian
tentang pengaruh konstanta pegas terhadap
suspensi aktif.
(a) (b)
Gambar 7. Model dasar Suspensi Aktif (a) Prototipe
dari electromagnetic active suspension
buatan Bose Corporation (b).
Pada sistem suspensi aktif, terdapat actuator
yang berfungsi sebagai pengontrol gaya dorong ke
massa utama atau pengontrol fungsi peredam
sehingga vibrasi dapat direduksi dengan baik. Pada
gambar 8. diatas Fa adalah sebuah actuator yang
dapat berupa hidrolik, pneumatik atau
elektromagnetik, atau sistem hybrid. Jenis aktuator
yang tersebut diatas dapat bekerja pada frekwensi
tinggi jika dipasangkan sejajar dengan pegas dan
damper, sebaliknya jika frekwensi rendah pegas
dan damper akan aktif untuk mereduksi getaran.
Biaya suspensi aktif tergantung pada bandwidth
yang disediakan, semakin besar bandwidth yang
tersedia makan biaya akan semakin besar.
Pengontrol Fa dapat dilakukan dengan algoritma
pengontrol seperti PID, kontrol adaptif dan kontrol
kekokohan [18].
Gaya dan energy pada vibrasi dapat dikontrol
dengan baik menggunakan sistem kontrol aktif dan
sistem hybrid, akan tetapi sistem ini memiliki biaya
yang relative lebih mahal, design yang komplek
serta kesetabilan yang terbatas pada beberapa
aplikasi. Karena itu dikembangkan sistem suspensi
menggunakan metoda kontrol semi-aktif yang
mana konstanta pegas adalah tetap dan kooefisien
peredam dapat ditentu sesuai dengan beban vibrasi
yang terjadi. Karnop dan Crosby pada tahun 1974
memperkenalkan konsep kontrol semi-aktif pada
suspensi dan sistem struktur. Dumper yang dapat
dikontrol dapat berupa hydrolic dumper, electro-
hydrolic dumper, magnetorheological (MR)
dumper fluid.
Dalam kontrol semi-aktif, mengoptimal
kinerja kontroler seperti pada gambar 8. untuk
mengatur koefisien dumper. Beberapa penelitian
terkait dengan optimasi kontroler pada
pengontrolan koefisiean damper diantaranya
Darmawan: Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol. 9, No. 3, November 2019
135 https://doi.org/10.25077/jnte.v9n3.713.2020
jnte.ft.unand.ac.id
menggunakan LQR (linear quadratic regurator)
oleh dan nonlinear stochastic sebagai kontrolernya.
(a) (b)
Gambar 8. Model dasar Semi-aktif suspensi (a)
MR dumper (b)
Perancangan Sistem Suspensi PSMEID
untuk UAV
Perkembangan penelitian tentang kontrol
vibrasi melalui perancangan sistem suspensi telah
memasuki fasa dimana sistem pasif diutilisasi
menggunakan metoda lain, sebagai contoh
penggunaan perubahan momentum yang disebut
sebagai MEID. MEID sendiri dibagi menjadi 2
kategori, yaitu PMEID dan AMEID. PMEID
adalah sistem suspensi passive yang menggunakan
perubahan momentum dimana energi kinetic yang
dihasil ketika tumbuhkan pada massa utama akan
ditransfer ke massa yang bertindak sebagai
redaman passive. Sedangkan pada AMEID, sistem
dumpernya digantikan oleh actuator dapat berubah
hidrolik, pneumatic dan magnetorheological
dumper.
PSMEID adalah satu metoda baru untuk
mereduksi vibrasi yang terjadi setelah benturan
antara roda pendaratan dan permukaa tanah.
Perubahan momentum yang terjadi ketika bola
pertama bertumbukan dengan bola kedua adalah
sama dengan besaran momentum ketika bola kedua
bertumbukan dengan bola ketiga, begitu seterusnya
bola ketiga memberikan tumbukkan dengan kepada
bola kedua, sehingga posisi bola kedua akan selalu
tetap. Pada proses PSMEID, bola kedua dianggap
sebagai massa dari UAV, sedangkan massa benda
pertama dianggap sebagai permukaan tanah dan
massa benda ketiga anggap sebagai gayanya
diberikan oleh pegas yang sudah memiliki
regangan awal yang di sebut sebagai Pre-Staining
Spring.
Model dari sistem roda pendaratan dengan dapat
disederhanakan seperti pada gambar 9. UAV
memiliki massa utama yang dinyatakan dalam 𝑀𝑝
yang ditopang lansung oleh roda pendaratan yang
memiliki massa 𝑀𝑤 dan konstanta pegas 𝑘𝑤 dan
konstanta dumper 𝑐𝑤, dimana antara kedua massa
UAV dan roda pendaratan ditempatkan sebuah
pegas dengan konstanta 𝑘𝑝 dan damper dengan
konstanta 𝑐𝑝.
Gambar 9. Sistem PSMEID pada roda
pendaratan [15]
Metodologi
Untuk mengetahui apakah sistem PSMEID
dengan memprediksi waktu benturan (preview)
dapat mereduksi percepatan vibrasi yang terjadi,
maka dilakukan ekperimental dan simulasi guna
membukti berbagai asumsi tentang berbedaan
waktu momentum dan energi momentum yang
dilibatkan. Pada proses ekperimen dilakukan
beberapa tahapan untuk menghitung beberapa
parameter yang menunjukkan performasinya
vibrasi yang terjadi diantaranya percepatan,
simpangan, dan energi. Tahapan yang akan
dilaksanakan terdiri dari:
a. Perancangan sistem sensor dan data akusisi.
b. Menguji dan kalibrasi sistem sensor yang akan
digunakan.
c. Pengambilan data tunda terbaik dan dengan
variasi nilai konstanta pegas pada PSMEID
yang diubah guna menetukan yang terbaik
dalam meredam vibrasi yang terjadi dengan
mengubah beberapa variable seperti percepatan.
d. Memvariasikan percepatan benturan dari gaya
ekternal untuk menganalisa
e. Menganalisa pengaruh waktu aktivasi PSMEID
pada parameter frekwensi, penyaluran gaya,
simpangan maksimum, dan energi yang
dipindahkan.
f. Melakukan simulasi PSMEID yang dalam
berbagai kondisi seperti peracangan PSMEID
untuk roda pendaratan UAV.
Darmawan: Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol. 9, No. 3, November 2019
https://doi.org/10.25077/jnte.v9n3.713.2020 136
jnte.ft.unand.ac.id
Diagram Eksperimen sistem PSMEID yang
akan dilaksanakan pada penelitian ini digambarkan
pada gambar 10. Ada 3 jenis massa yang
digunakan, yaitu massa utama, massa ini yang akan
dideteksi percepatan, frekwensi, simpangan dan
energi vibrasi yang terlibat didalamnya. Massa
kedua di sebut sebagai massa ekternal, yang
memberikan gaya ekternal kepada massa utama,
dalam simulasi ekperimen tentunya massa ini bias
diubah nilai tergantung nilai besaran gaya yang
ingin kita benturkan kepada massa utama. Massa
yang ketiga adalah massa dumper yang
memberikan gaya berlawanan dengan massa
ekternal.
Massa utama dan massa ekternal dilengkapi
oleh beberapa sensor. Pada massa utama dilengkapi
oleh 3 jenis sensor yang memberikan informasi
besaran gaya dan energi yang dipindahkan dari
massa ekternal kepada massa utama ketika terjadi
benturan, sensor berjenis sama terletak pada sisi
yang berlawanan untuk mendeteksi gaya dan energi
pada saat massa dumper memberikan saya yang
berlawanan kepada massa utama. Massa utama juga
dilengkapi dengan sensor accelerometer untuk
mengetahui percepatan massa saat dan setelah
terjadi benturan dan proximity sensor untuk
mengetahui simpangan maksimum atau puncak
gelombang vibrasi yang terjadi. Ketiga jenis sensor
tersebut akan terhubung kedalam sebuah data
akusisi NI 9861.
Massa ekternal dilengkapi dengan 2 jenis
sensor, yang memberikan informasi tentang
percepatan massa ekternal dan jaraknya massa
ekternal ke massa utama. Kedua sensor tersebut
akan menentukan percepatan dan kecepatan saat
saat terjadi benturan, sehingga dapat ditentukan
energi yang dihasilkan ketika benturan terjadi.
Sensor jarak dapat memberikan informasi estimasi
waktu benturan yang terjadi antara massa ekternal
dan massa utama sehingga controler dapat
memerintahkan solenoid untuk melepaskan sekatan
pada pegas PSMEID. Dorongan besar yang memiki
energi potensial inilah yang memberikan gaya
kepada massa damper untuk membentuk massa
utama dari sisi yang berlawanan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan penelitian suspensi aktif dengan
prediksi waktu benturan diatas maka dalam
penelitian ini akan mencoba melakukan kajian pada
sistem PSMEID yang sudah dijelaskan sebelumnya
dengan menggunakan metoda prediksi waktu
benturan (Preview) dari gaya ekternal ke massa
utama sehingga didapatkan waktu optimal untuk
Microprosesor
Power Supply
AC to DC
Massa Utama
Proximity laser
sensor
Gyro sensor/
Accelerometer
Electric
Relay
AC
source
12 Volt Solenoid
DAQ SYSTEM
Massa PSMEID
Sensor gaya Sensor gaya
Accelerometer
Arah benturan PSMEID
Arah benturan Massa
external
Proximity sensor
Gambar 10 Perancangan ekperimen sistem PSMEID dengan prediksi waktu benturan
Darmawan: Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol. 9, No. 3, November 2019
137 https://doi.org/10.25077/jnte.v9n3.713.2020
jnte.ft.unand.ac.id
mengeksitasi PSMEID membentur massa utama.
Pengaruh waktu PSMEID dalam simulasi dan
ekperimen akan ditinjau dari beberapa parameter
vibrasi diantara pergerakan maksimum yang
terjadi, pengaruh nilai konstanta pegas, pengaruh
koefisien redaman, frekwensi vibrasi, gaya yang
disalurkan dan energi yang berubah. PSMEID
dengan prediksi waktu benturan diharapkan dapat
mereduksi percepatan vibrasi dan gaya yang
disalurkan selama terjadi benturan. Jika grafik
PSMEID tanpa prediksi waktu benturan dianggap
seperti pada gambar 6, maka pada PSMEID dengan
prediksi waktu benturan, waktu tunda antara
benturan massa dumper ke massa utama dapat
diperkecil secara signifikan.
Gambar 11. Contoh penyaluraan gaya pada sistem
PSMEID tanpa prediksi waktu
benturan
Dari pengujian yang dilakukan, didapatkan
waktu estimasi terbaik antara waktu terjadinya
benturan pada massa utama sehingga waktu yang
diperlukan oleh oleh relay untuk mengaktifkan
PSMEID pada ekperimen didalam diperlukan
waktu kecil dari 30 ms. Seperti yang terdapat pada
gambar 12.
Gambar 12. Waktu respon solenoid terhadap
sensor getaran
Dari gambar 12 terlihat tegangan getaran yang
terdeteksi oleh data akusisi berwarna kuning dan
tegangan tegangan solenoid untuk mengaktifkan
PSMEID berwarna hijau. Tegangan terdeteksi oleh
sensor getaran dan gerak pada waktu 9318 ms dan
Tegangan solenoid pada 9350 ms ditunjukkan oleh
pada cursur diatas. Selisi antara sensor gerak dan
vibrasi dengan aktivasi solenoid pada PSMEID
berkisar pada 32 ms.
KESIMPULAN
Penelitian ini sudah mampu merancang sensor
gerakan dengan menghasilkan kecepatan dan
percepatan benda saat terjadi benturan yang
berlebihan. Selonoid mampu di aktifkan oleh
system untuk menggerakan PSMEID guna
memberikan gerakan yang berlawan dengan arah
benturan terjadi setelah 32 ms setelah benturan
terjadi.
Daftar Pustaka
[1] Hrovat, D 1981, “Optimum Vehicle
suspensions minimizinn RMS rattleplace,
sprung-mass acceleration and jerk”, ASME
Journal of Dynamic System, Measurement
and Control, vol 103, no 3, pp 228-236.
[2] Cole D.J dan Cebon D, 1992, “validation of
an articulated vehicle simulation, Vehicle
System Dynamics”, vol 21, no 2 pp 197-223.
[3] Code DJ, Cebon D dan Besinger, F.H, 1994,
“Optimisation of passive and semi-active
heavy vehicle suspensions”, SAE 942309.
[4] Cole DJ, 2001, “Fundamental issue in
suspension design for heavy road vehicle,
vehicle system dynamics, vol 35, no 4-5, pp.
319-360.
[5] Hac, A, 1985, “Design of Disturbance
decoupled observer for bilinear systems,
ASME Journal of Dynamic System,
Measurement and Control, vol 114 no 4 pp.
556-562.
[6] Karnopp, D.C, 1983, “active damping in
road vehicle suspension systems, vehicle
system dynamics, Vol 12, No 2. Pp. 291-316.
[7] Karnopp, D.C, 1986, “Theoretical
Limitations in active vehicle suspensions,
vehicle system Dynamics”, Vol 15, No 1.pp.
41-54.
[8] Hedrick, J.K, Butsuen, 1990, “ Invariant
properties of automotive suspensions”,
Proceeding of the Institution of Mechanical
Engineers, Part D, Vol 217, No 12, pp. 1095-
1106.
Darmawan: Jurnal Nasional Teknik Elektro, Vol. 9, No. 3, November 2019
https://doi.org/10.25077/jnte.v9n3.713.2020 138
jnte.ft.unand.ac.id
[9] William, R.A,”Automotive active
suspensions, Part 1: basic principles”,
Proceeding of Institution of mechanical
Engineers, Part D, Vol 211, No 6, pp. 415-
426.
[10] Hac. A., Youn, I., 1993, “Optimal design of
active and semi-active suspensions including
time delays and preview”, ASME journal of
vibration and Acoustic, Vol 115, No. 4.
Pp.498-508.
[11] Jalili, N, 2001, “Optimum active vehicle
suspensions with actuator time delay”,
ASME Journal of Dynamic System,
Measurement and control, Vol 123, No 1,pp.
54-61.
[12] Watanabe, T, 2004, “Study on passive
momentum exchange landing gear using
two-dimensional analysis”, Acta
Astronautica 105(2014)407–416.
[13] Son L., Matsuhisa H., and Utsuno H., 2008,
“Energy transfer in a three-body momentum
exchange impact damper”, Journal of
System Design and Dynamics, 2 (1), 425–
441, https://dx.doi.org/10.1299/jsdd.2.425.
[14] Son L., Hara S., Yamada K., and Matsuhisa
H, 2009,”Experiment of shock vibration
control using active momentum exchange
impact damper”, Journal of Vibration and
Control, 16 (1), 49–64,
https://dx.doi.org/10.1177/10775463091026
75.
[15] Son L, Mulyadi Bur dan Meifal Rusli, 2018,
“A new concept for UAV landing gear shock
vibration control using pre-straining spring
momentum exchange impact damper”,
Journal of Vibration and Control 2018, Vol.
24(8) 1455–1468.
[16] Son L, Mulyadi Bur dan Meifal Rusli, 2015,
“Fundamental Study of Momentum
Exchange Impact Damper Using Pre-
straining Spring Mechanism”, International
Journal of Acoustics and Vibration 2015,
Vol. 22(4) 442–430.
[17] Tanaka, N., dan Kikushima, Y. 1987, “A
Study on the dynamic damper with a preview
action(1 st report, a principle of the dynamic
damper with a preview action)”, J. Jpn. Soc.
Mech. Eng.,(in Japanese), Vol. 52 No.484,
C(1986), pp.3176-3183.
[18] Mulla A.A dan Unaune DR, 2013, “Active
Suspensions Future Trend of Automotive
Suspensions”, International Conference on
Emerging Trends in Technology and
Aplication, ICETTA.
Biodata Penulis
Darmawan, menyelesaikan studi sarjana Teknik
Elektro di Universitas Andalas dan Master bidang
Mekatronik di IIUM merupakan staf pengajar di
Jurusan Teknik Elektro Univeritas Andalas. Bidang
Riset : Wireless sensor, Kontrol Automatik,
Komunikasi Data.
Pharmayeni, menyelesaikan studi sarjana Teknik
Elektro di Universitas Andalas dan Master bidang
Mekatronik di IIUM merupakan staf pengajar di
Politeknik ATI Padang. Bidang Riset : Kontrol
Automatik.
