LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN ALAT TESTER COIL PDF

Preview

Summary

LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN ALAT TESTER COIL Disusun oleh: CAESAR RIFFAN UTAMA NIM: 12/336769/SV/01776 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2015 i DEPARTEMEN TEKNIK MESIN SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA TUGAS AKHIR Disusun untuk melengkapi persyaratan ke...

Description

LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN ALAT TESTER COIL

Disusun oleh: CAESAR RIFFAN UTAMA NIM: 12/336769/SV/01776

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2015

i

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS GADJAH MADA

TUGAS AKHIR Disusun untuk melengkapi persyaratan kelulusan Departemen Teknik Mesin Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada

Judul

: PEMBUATAN ALAT TESTER COIL

Nomor Persoalan

: 35/02/MO/SOE/04/15

Mata Kuliah

: MESIN OTOMOTIF I

Nama Mahasiswa

: CAESAR RIFFAN UTAMA

NIM

: 12/336769/SV/01776

Jurusan

: TEKNIK MESIN

Yogyakarta, 23 Juli 2015 Dosen Pembimbing Tugas Akhir

Ir.Soeadgihardo Siswantoro, M.T NIP.195904261990031002

ii

iii

SURAT PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Laporan Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar Ahli Madya atau gelar lainnya di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

iv

LEMBAR PERSEMBAHAN Bismillahirrohmanirrohim Dengan Rahmat Allah SWT yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang Saya persembahkan karya ini untuk: 1.

Ayahanda terimakasih atas limpahan kasih sayang dan memberikan motivasi

yang berarti. 2.

Bunda terimakasih atas limpahan doa dan kasih sayang yang tak terhingga

dan selalu memberikan yang terbaik. 3.

Keluarga dan saudara yang memberi dukungan dan waktu untuk

kebersamaan. Terimakasih atas gelak tawa dan solidaritas yang luar biasa sehingga membuat hari-hari semasa kuliah lebih berarti. Semoga tak ada lagi duka nestapa di dada tapi suka dan bahagia tawa dan canda. Semoga Allah SWT membalas jasa budi kalian dikemudian hari dan memberikan kemudahan dalam segala hal, amin.

v

LEMBAR MOTTO Jangan terlalu bangga akan gelar dan nilai yang telah dicapai karena ada yang lebih penting dari itu, yaitu apa yang akan kamu lakukan setelah lulus nanti.

vi

KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang senantiasa melimpahkan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan cermat. Laporan Tugas Akhir ini merupakan salah satu bagian syarat yang harus dipenuhi oleh mahasiswa untuk kelulusan di Departemen Teknik Mesin Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan dan motivasi dari berbagai pihak, khususnya kepada: 1.

Ir. Hotma Prawoto S, MT., IP.MD., selaku Direktur Sekolah Vokasi

Universitas Gadjah Mada. 2.

Lilik Dwi Setyana, S.T.,M.T selaku Ketua Departemen Teknik Mesin

Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada. 3.

Ir.Soeadgihardo Siswantoro, M.T selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir

yang telah memberikan arahan dan bimbingannya sehingga penulis dapat segera menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. 4.

Segenap dosen dan staf Departemen Teknik Mesin Sekolah Vokasi

Universitas Gadjah Mada. Penulis juga menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih terdapat kesalahan dan jauh dari sempurna. Dengan kerendahan hati, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dalam penyempurnaan penulisan selanjutnya. Akhir kata penulis berharap laporan ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kemajuan ilmu pengetahuan di kemudian hari.

vii

ABSTRACT An ignition system is a system for igniting a fuel-air mixture. Ignition systems are well known in the field of internal combustion engines such as those used in petrol (gasoline) engines used to power the majority of motor vehicles. The system is powered by a lead-acid battery, which is charged by the car's electrical system using a dynamo or alternator. The engine operates contact breaker points, which interrupt the current to an induction coil (known as the ignition coil). The ignition coil consists of two transformer windings-the primary and secondary. These windings share a common magnetic core. An alternating current in the primary induces an alternating magnetic field in the core and hence an alternating current in the secondary. The ignition coil's secondary has more turns than the primary. This is a step-up transformer, which produces a high voltage from the secondary winding. The primary winding is connected to the battery (usually through a current-limiting ballast resistor). Inside the ignition coil one end of each winding is connected together. This common point is taken to the capacitor/contact breaker junction. The other end of the secondary is connected to the rotor. The distributor cap sequences the high voltage to the respective spark plug.

viii

INTISARI Sebuah sistem pengapian adalah sistem untuk menyalakan campuran bahan bakar-udara. Sistem pengapian yang terkenal di bidang mesin pembakaran internal seperti yang digunakan dalam mesin bensin yang digunakan untuk bagian besar daya kendaraan bermotor. Sistem tersebut menggunakan baterai timbalasam, pengisian listrik mobil menggunakan sistem dinamo atau alternator. Mesin beroperasi pada titik kontak pemutus, yang mengubah arus ke kumparan induksi (dikenal sebagai koil pengapian). Koil pengapian terdiri dari dua kumparan trafo primer dan sekunder. Kumparan ini terbagi oleh inti magnetik. Arus bolak-balik pada induksi primer menginduksi medan magnet dalam inti kumparan mengakibatkan arus bolak-balik di kumparan sekunder. Pengapian pada kumparan sekunder lebih baik dari primer. Trafo step-up menghasilkan tegangan tinggi dari kumparan sekunder. Kumparan primer terhubung ke baterai (biasanya melalui tahanan ballast sebagai pembatas arus). Pada pengapian koil ujung kumparan terhubung bersama. Pemutus kontak dilakukan kapasitor/kontak pemutus persimpangan. Ujung sekunder terhubung ke rotor. Cap distributor berurutan membagi tegangan tinggi ke masing-masing koil.

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.......................................................................................

i

HALAMAN NOMOR PERSOALAN...........................................................

ii

HALAMAN PENGESAHAN.........................................................................

iii

HALAMAN PERSEMBAHAN......................................................................

iv

HALAMAN MOTTO......................................................................................

v

KATA PENGANTAR.....................................................................................

vi

ABSTRACT.......................................................................................................

vii

INTISARI.........................................................................................................

viii

DAFTAR ISI....................................................................................................

ix

DAFTAR GAMBAR.......................................................................................

xi

BAB I PENDAHULUAN...............................................................................

1

1.1 Latar Belakang Permasalahan..............................................................

1

1.2 Tujuan Dan Manfaat Penelitian...........................................................

1

1.3 Identifikasi Masalah.............................................................................

1

1.4 Batasan Masalah..................................................................................

1

1.5 Sistematika Penulisan..........................................................................

2

BAB II LANDASAN TEORI.......................................................................

3

2.1 Sistem Pengapian................................................................................

3

2.2 Induksi Elektromagnet........................................................................

3

2.3 Struktur Koil.......................................................................................

6

2.4 Proses Kerja Sistem Pengapian Platina...............................................

7

2.5 Driver Coil..........................................................................................

8

2.5.1 Pulse Width Modulation (PWM).............................................

8

2.5.2 IC NE555................................................................................

10

2.5.3 Prinsip Kerja IC NE555...........................................................

11

2.6 Power Supply.......................................................................................

13

x

2.7 Busi......................................................................................................

14

BAB III RANCANG BANGUN ALAT.....................................................

16

3.1 Blok Diagram Perancangan Alat Tester Coil.....................................

16

3.2 Desain Alat..........................................................................................

16

3.3 Rancang Alat......................................................................................

17

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN...............................

19

4.1 Pengujian Alat......................................................................................

19

4.2 Pembahasan..........................................................................................

21

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.........................................................

23

5.1 Kesimpulan..........................................................................................

23

5.2 Saran....................................................................................................

23

DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................

24

xi

DAFTAR GAMBAR

1.

Gambar 2.1 GGL Induksi...............................................................

5

2.

Gambar 2.2 Struktur Koil...............................................................

6

3.

Gambar 2.3 Rangkaian Sistem Pengapian Platina..........................

7

4.

Gambar 2.4 Perbandingan Pulsa High (T.on) dan Low (T.off)......

9

5.

Gambar 2.5 Perubahan Duty Cycle Pulsa Terhadap Tegangan Output......

9

6.

Gambar 2.6 Siklus PWM................................................................

10

7.

Gambar 2.7 Rangkaian IC NE555..................................................

11

8.

Gambar 2.8 Konsep IC NE555.......................................................

11

9.

Gambar 2.9 Rangkaian Power Supply............................................

14

10. Gambar 3.1 Blok Diagram Perancangan Alat Tester Coil...........

16

11. Gambar 3.2 Desain Alat Tester Coil.............................................

17

12. Gambar 3.3 Skema Rangkaian Driver Coil...................................

18

13. Gambar 3.4 Rangkaian Driver Coil..............................................

18

14. Gambar 4.1 Pengujian Koil ke-1...................................................

20

15. Gambar 4.2 Pengujian Koil ke-2..................................................

20

16. Gambar 4.4 Pengujian Koil ke-3..................................................

20

17. Gambar 4.4 Spektrum Warna.......................................................

21

xii

DAFTAR TABEL

1.

Tabel 4.1 Pengujian Spark Koil...........................................................

21

2.

Tabel 4.2 Pengujian Nilai Resistansi....................................................

21

xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Permasalahan Tidak tersedianya alat tester coil di Laboratorium Otomotif Departemen

Teknik Mesin Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada di jl. Grafika No.2 Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Penulis berencana membuat alat tester coil sebagai projek Tugas Akhir. Alat tersebut untuk mengidentifikasi kualitas koil. 1.2

Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah: 1. Merancang dan membuat alat tester coil. 2. Melakukan pengujian terhadap fungsi kerja dari alat tester coil yang dibuat. Manfaat penelitian ini adalah: 1. Dengan pengamatan dan identifikasi maka akan mempermudah dalam perawatan dan penggantian koil guna meningkatkan fungsi kerja dalam proses pembakaran pada ruang bakar. 2. Sebagai pendukung sarana praktikum. 1.3

Identifikasi Masalah Dari latar belakang permasalahan maka dapat muncul beberapa masalah

yang dapat diidentifikasi, yaitu cara rancang bangun alat tester coil, cara kerja alat tester coil, dan cara mengidentifikasi kerusakan pada koil. 1.4

Batasan Masalah Agar penyusunan Tugas Akhir ini dapat terlaksana dengan baik dan cepat

serta mengingat luasnya ruang permasalahan maka penelitian ini dibatasi pada: 1. Rancang bangun alat 2. Pengujian alat

1

1.5

Sistematika Penulisan

Bab I PENDAHULUAN Bab ini berisikan latar belakang masalah, tujuan dan manfaaat penelitian, identifikasi masalah, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Bab II LANDASAN TEORI Bab ini membahas tentang teori-teori yang mendukung dalam penyelesaian masalah. Bab III RANCANG BANGUN Bab ini berisikan tentang proses perancangan dan pengerjaan serta cara kerja alat yang dibuat. Bab IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Rancang bangun yang telah dikerjakan kemudian dianalisa serta diuji kelayakan sehingga menghasilkan kesimpulan dari alat yang telah dibuat. Bab V KESIMPULAN Berisikan kesimpulan tentang hasil rancangan yang telah dibuat serta saran dalam pengembangan rancangan tersebut.

2

BAB II LANDASAN TEORI

Sistem pengapian digunakan untuk mendukung proses

terjadinya

pembakaran campuran bahan bakar dan udara dalam ruang bakar. Dalam sistem pengapian dibutuhkan tegangan tinggi untuk menghasilkan api listrik (spark) yang dibutuhkan dalam proses pembakaran dalam ruang bakar. Sehingga diperlukan alat yang dapat menaikkan tegangan dari sumber catu daya sebesar 12 Volt menjadi 15.000-20.000 kVolt yang disebut koil. 2.1

Sistem Pengapian Pengapian diperlukan untuk memulai dan mengatur saat waktu (timing)

proses pembakaran yang akan menghasilkan energi. Energi dilepaskan oleh loncatan bunga api listrik yang mana akan membakar atau mengubah keadaan secara kimia dan akan menghasilkan panas/energi. Energi tersebut harus cukup besar sehingga mampu menyalakan sejumlah campuran yang akan menghasilkan energi yang kemudian akan membakar campuran yang ada di sekitarnya. Loncatan api listrik dihasilkan oleh tegangan tinggi antara dua elektroda busi. Untuk melaksanakan terjadinya pengapian maka harus tersedia: 1.

Sumber listrik yang mampu membangkitkan arus dengan energi yang besar yang dapat menyalakan campuran.

2.

Sistem yang dapat membangkitkan beda tegangan yang besar pada kecepatan motor bervariasi.

3.

Intensitas loncatan api listrik untuk menghasilkan energi sehingga penyalaan akan dapat terjadi.

4.

Sistem yang dapat mendistribusikan tegangan tinggi ke setiap busi pada saat yang tepat.

2.2

Induksi Elektromagnet Gejala terjadinya arus listrik akibat perubahan garis-garis gaya (fluks)

magnet. Arus yang dihasilkan disebut arus induksi. Perubahan medan magnet

3

menimbulkan arus listrik. Adanya arus listrik menimbulkan antara ujung kumparan terdapat beda potensial yang disebut gaya gerak listrik (ggl) induksi. 1.

Fluks Magnet ( )

Garis gaya magnet semakin rapat akan menghasilkan medan magnet semakin kuat. Fluks magnet adalah banyaknya garis medan magnet yang menembus suatu luas daerah tertentu dengan tegak lurus. (1) (Wb) B = kuat medan magnet (Wb/m2) A = luas permukaan yang ditembus (m2) 2.

Hukum Faraday

Arus listrik mengalir dalam satu rangkaian, maka disekitar arus tersebut akan timbul fluks magnet. Garis gaya listrik (ggl) induksi bergantung pada laju perubahan fluks magnet yang melalui suatu rangkaian. (2) jika perubahan fluks magnet terjadi dalam waktu singkat (

), maka

persamaan tersebut ditulis: (3)

(Volt) N = jumlah lilitan pada kumparan = perubahan fluks magnet (Wb/m2)

Tanda minus (-) pada persamaan di atas menyatakan arah sesuai dengan hukum Lenz. 3.

Hukum Lenz

Arah arus induksi dalam kumparan sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dihasilkan arus tersebut melawan perubahan fluks penyebabnya. 4.

GGL induksi akibat berbagai faktor perubahan fluks

4

Sesuai rumus fluks magnet

, perubahan fluks magnet disebabkan

oleh tiga faktor: 1.

Perubahan luas bidang kumparan

2.

Perubahan besar induksi magnet

3.

Perubahan sudut antara B dan arah normal bidang N

(1) GGL induksi akibat perubahan luas bidang kumparan (A)

Gambar 2.1 GGL Induksi Gambar di atas menunjukkan panjang l digeser ke kanan dengan kecepatan v yang mengakibatkan terjadi perubahan luas persatuan waktu sebesar: (4) Sehingga persamaan (3) dapat dituliskan menjadi: (5) Karena tanda minus hanya menunjukkan arah sesuai hukum Lenz, maka untuk penyederhanaan boleh tidak ditulis. Untuk kumparan yang terdiri hanya satu lilitan (N = 1), berlaku hubungan:

(6)

Persamaan tersebut tidak hanya berlaku untuk B tegak lurus v, jika B dan v membentuk sudut, maka: (2) GGL induksi akibat perubahan induksi magnet (B) GGL induksi yang timbul akibat dari perubahan induksi magnet merupakan prinsip kerja transformator (trafo). Untuk induksi magnet (B) yang berubah terhadap waktu (t) pada luas bidang kumparan yang konstan (tetap), maka persamaan (3) dapat ditulis menjadi:

5

(7) (3) GGL induksi akibat perubahan sudut antara B dan normal bidang N ( ) GGL induksi ini merupakan prinsip dasar pembuatan generator. Perubahan sudut dilakukan dengan cara memutar kumparan yang memiliki luas bidang (A) dan medan magnet (B) homogen (sejenis) dengan kecepatan sudut. Sehingga fluks magnet yang dilingkupi kumparan adalah: (8) Jika persamaan...