Membuat Sendiri Lampu Rem pada Roda

Pada kesempatan kali ini ane akan memaparkan sesuatu yang unik: membuat lampu rem mobil/sepeda motor pada roda yang berputar. Sedikit kretivitas pada mobil/motor agan akan membuatnya mempunyai suatu nilai lebih dari yang mobil-mobil yang lain, karena pasti pertamax gitu loh...

Baiklah, sebelum Agan melangkah ke praktek, ada baiknya agan ketahui sebuah pengetahuan umum bahwa kalau kita mau mengalirkan suatu arus listrik DC pada sesuatu yang berputar, biasanya kita tidak akan lepas dari penggunaan cincin geser (slip ring) pada rotor (bagian berputar) dan sikat (brush) pada stator (bagian yang diam). Slip ring dan sikat pada saat roda berputar harus selalu bersentuhan agar arus dapat melewatinya. Dengan demikian, kedua komponen ini dalam operasinya akan senantiasa bergesekan yang pada gilirannya tentu akan mengalami keausan.

Kali ini kita akan mengaplikasikan membuat sendiri slip ring dan brush pada roda sebuah mobil dengan tujuan menyuplai kebutuhan arus/daya listrik untuk sebuah lampu LED pada sisi rotor. Khusus untuk pembuatan sikat, mengingat aplikasinya untuk lampu rem yang tidak setiap saat nyala, ane mengaplikasikan semacam gaya (torsi) elektromekanis dengan tujuan agar koneksi ke slip ring hanya terjadi pada saat diperlukan saja (pengereman) sehingga akan menambah umur slip ring dan/atau sikat.

Ingat, mobil bisa saja menempuh jarak ribuan kilometer sehingga jika kita tidak antisipasi menghemat gesekan slip ring dan sikat, tentu kedua bagian ini akan cepat aus, selain tentu saja terdapat waktu siang kapan kita tidak perlu menyalakan lampu mobil. Namun demikian, tidak menutup kemungkinan jika Agan berselera agar lampu roda mobil selalu menyala setiap saat, tentu pembuatannya akan jauh lebih mudah karena tidak memerlukan sisten elektromekanis. Agan cuma perlu mematenkan posisi sikat pada stator roda mobil.

Terdapat beberapa komponen elektromekanis yang sesuai selera dapat Agan gunakan untuk membuat sikat elektromekanis:

1.        Motor listrik DC (kecil)

       Motor menghasilkan torsi yang dapat dikonversi untuk menggerakkansikat. Perlu diingat bahwa pada saat memfungsikan motor sebagai sikat, Agan sama saja menahan motor DC tersebut untuk berputar (≈ hubung singkat), yang mana ini jika kondisi ini berlangsung lama, akan menyebabkan motor menjadi panas. Untuk meminimalisir hal ini, seyogyanya Agan menggunakan resistor seri dengan motor DC dengan lengan sikat yang ringan agar tidak terlalu membebani torsi motor.

2.        Relay

       Lengan kontaktor solenoid dapat diperpanjang untuk menggerakkan sikat.

Baiklah, kita langsung praktek saja:

a)      Bukalah roda belakang mobil, kalau belum tahu caranya silakan tanya adik ane, Dik Google.

b)      Carilah posisi pada roda dimana kita dapat menempatkan slip ring pada rotor dan sikat pada stator secara berdekatan. Usahakan pada diameter yang paling kecil untuk meminimalisir gesekan.

c)      Untuk pembuatan slip ring:

-            Gunakan lembaran alumunium (tahan karat) dengan lebar ±1cm untuk melingkupi wilayah rotor dengan rapi/lurus.

-            Pada bagian bawah seng, lekatkan semacam isolasi kertas sehingga logam/listrik pada rotor tidak bersentuhan dengan seng.

-            Kondisi lurusnya slip ring diperlukan agar sikat menyentuh permukaannya dengan stabil (tidak berkelok-kelok).

-            Setelah posisi diyakini sudah lurus dan listrik terisolasi dari bodi mobil, patenkan posisi ini dengan lem G.

d)     Untuk pembuatan sikat elektromekanis:

-            Gunakan motor tape kecil (atau motor DC lain) dengan lengan buatan dari kawat yang akan difungsikan sebagai sikat.

-            Hubungkan bodi motor DC dengan salah satu terminal listriknya yang mana polaritasnya disesuaikan pada arah torsi ke slip ring. Ingat, bahwa dalam operasi, bodi motor DC – sikat - slip ring akan saling terhubung dengan polaritas yang sama (positif) sehingga bagian ini HARUS terisolir dengan bodi mobil yang berpolaritas negatif.

-            Posisikan sedemikian rupa agar sikat hanya menyentuh slip ring pada saat motor aktif. Untuk tujuan ini Ane mengAganlkan gravitasi bumi, jadi kalau lagi tidak aktif, sikat akan memposisikan menjauh dari slip ring.

-            Jika posisi sikat diyakini sudah pas dengan slip ring pada rotor, rekatkan kuat motor ini pada stator dengan lem kaca atau sejenisnya karena goncangan roda mobil sangat besar lho!

-            JANGAN LUPA, antara logam stator pada mobil dan motor DC harus terisolir. Bagaimana caranya terserah.

e)      Tempelkan dan patenkan sebuah/beberapa lampu LED tegangan terminal 12V (daya sesuai selera) pada pelg roda mobil dengan terminal positif menuju slip ring, sedangkan negatif ke bodi logam pada pelg.

Catatan: Penggunaan lampu LED lebih direkomendasikan mengingat ia jauh lebih tahan air dan goncangan.

f)       Pastikan semua bagian logam yang kita buat di-seal dari pengaruh basahnya air (karat) dengan menutup semua bagian bodi motor yang terbuka serta melakukan pem-pylox-an/pengecatan.

g)      Untuk menjaga kemungkinan hubung singkat, sebelum mengalirkan listrik dari lampu rem ke bagian ini, berilah sekering seadanya (1A), atau serilah dengan sebuah resistor 10 Ohm 5W dengan konsekuensi Agan menyesuaikan/mengecilkan resistor seri pada LED agar nyalanya maksimal.

Cara beroperasi:

1.      Pada saat lampu rem menyala, motor DC juga akan ”on” dengan torsi tertentu sehingga menekan sikat ke arah ke slip ring.

2.      Karena bodi motor DC yang berupa logam/penghantar mempunyai polaritas positif, maka akan ada aliran arus melalui sikat dan slip ring ke terminal positif lampu LED.

3.      Pada saat motor DC ”off”, sikat akan kehilangan torsi sehngga akan menjauh secara gravitasi dari slip ring dan LED padam.

4.      Mejenglah di alun-alun untuk mempertontonkan kreativitas Agan.

Penerapan Lampu Rem pada Sepeda Engkol 

Sebelum memulai untuk mendesain lampu rem pada sepeda, kita perlu mengamati dengan teliti dan menentukan anternatif terbaik pada daerah as sepeda dimana terdapat ruang/celah kita dapat menempatkan sikat dan cincin geser (brush dan slip ring).

Khusus sepeda saya, setelah melakukan pengamatan, saya memutuskan untuk menempatkan slip ring dan brush pada daerah seperti pada gambar berikut:

Realisasi Pemasangan

Ide awal membuat, sebenarnya saya hanya akan membuat 1 kelompok LED berputar pada pelg roda catu daya sebuah batere 9V. Namun pada perkembangannya, lampu roda belumlah cukup mengingat ia relatif tidak akan terlihat pada posisi persis di belakang sepeda. Bertolak dari ini, saya kemudian menambah 1 kelompok LED lagi yang dipasang pada rangka sepeda menghadap ke belakang, sehingga kemudian perlu sedikit tambahan rangkaian elektronik, khusus untuk mengendalikan nyala LED pada rangka ini.  Diagram lengkap rangkaiannya sebagai berikut:

 

Bahan Pembuatan:

1.      Lem besi (plastic steel) berupa campuran hitam dan putih.

2.      Klem baja (biasa dipake untuk selang gas),

3.      Batere kotak 9V

4.      Resistor 220 ohm (2x), 1K8, LED (8x), Transistor PNP (sembarang tipe), sedikit kabel.

Cara membuat:

1.      Bongkarlah roda belakang sepeda dan bersihkan dari bekas oli pada bagian yang akan dilem menggunakan bensin.

2.      Solderlah seutas kabel pada klem baja,  aturlan diameter yang sesuai, dan rekatkan dengan lem besi pada daerah sekitar poros roda,

3.      Klem baja ini untuk selanjutnya berfungsi sebagai slip ring yang akan berputar mengikuti putaran roda sepeda, usahakan pemasangannya serapi dan sedetail mungkin pada poros,

4.      Slip ring di atas HARUS terpisah secara elektrik dengan daerah logam dimana ia direkatkan. Untuk memastikan hal ini, kita dapat menggunakan sebuah AVO meter.

5.      Mengingat lem besi yang kita gunakan akan mengering cukup lama, kita perlu mengadakan pengecekan ulang terhadap kepastian terputusnya slip ring dengan logam roda sepeda setelah 1-2 jam.

6.      Setelah kering dan roda kembali dipasang, tempatkan posisi brush (berupa seutas kawat kaku) yang sesuai sedemikian rupa sehingga pada saat kita melakukan pengereman, sistem mekanis rem belakang yang bergerak akan menghubungkan brush tadi ke slip ring yang terhubung pada roda.

7.      Buatlah rangkaian seri 4 buah LED sebanyak 2 buah

8.      Buatlah rangkaian sebagai berikut dan pasanglah pengkabelan yang sesuai.

Keterangan:

1)      D1-D4 adalah lampu rangka, D5-D8 adalah lampu roda dengan salah satu terminal dihubungkan pada ruji sepeda (ground)

2)      Ground dihubungkan ke body sepeda melalui mur logam terdekat

3)      Cara Kerja:

Pada saat melakukan pengereman, dengan desain yang sudah ditentukan, akan terjadi koneksi antara brush pada rangka sepeda dengan slip ring pada roda yang berputar. Hal ini mengakibatkan aliran arus melalui resistor 220 (atas) menuju LED pada roda dan menyebabkan jatuh tegangan pada terminal resistor tersebut yang pada gilirannya dimanfaatkan untuk mengaktifkan transistor PNP untuk menyalakan LED pada rangka sehingga kedua kelompok LED baik pada roda maupun rangka akan menyala bersamaan.

LED, Lampu Masa Depan PJU

Tulisan ini berawal saat saya mempelajari Penerangan Jalan Umum (PJU) di Kabupaten Jember yang mempunyai tagihan rekening oleh PLN Kabupaten Jember telah mendekati 3 milyar per bulan! Perlu diketahui bahwa lampu PJU di Jember menggunakah HPS (High Pressure Sodium) 70Watt untuk jalan desa (3m), 150Watt untuk jalan kabupaten, dan 250W untuk jalan raya/propinsi. Namun ini tidak termasuk lampu alun-alun dan lampu hias. Terkait dengan ini, saya merasa turut mempunyai beban pikiran tentang bagaimana bisa mereduksi tagihan rekening PLN yang semakin membengkak berdasarkan teknologi mutakhir yang ada pada saat ini. Banyangkan jika kita dapat menghemat pemakaian listrik perbulan 1 milyar saja (apalagi lebih tentunya) dan kemudian uang ini kita gunakan untuk membangun infrastruktur untuk kesejahteraan rakyat, tentu akan sangat  bermanfaat.

Perlu saya informasikan bahwa landasan tulisan ini juga berasal dari studi-studi tentang penggunaan lampu LED dibandingkan dengan lampu konvensional berdasarkan arahan dari Dik Google. Ini hanya bahan pemikiran saya saja yang tidak saya uji di lapangan mengingat  tidak cukupnya dana penelitian dan/atau waktunya, walaupun sebenarnya saya ingin sekali melakukan pengujian.  Karena itu kritik dan saran tetap saya terima dan apresiasi untuk ke depan lebih baik dari pengetahuan saya yang terbatas ini.

Pendahuluan

Sebagai seorang yang agak tahu tentang listrik,  saya paham bahwa lampu LED mempunyai efisiensi daya yang lumayan tinggi. Dari pengalaman praktek, saya hamper tidak pernah menemui lampu LED mati karena umur/kelamaan nyala. Yang saya temui kalau umur LED sudah sangat tua, ia hanya akan sedikit redup dan tidak langsung padam.

 Dari hasil surfing dari situs-situs independen tentang riset mengenai LED yang saya lakukan dan saya akui menjadi suatu fakta, terdapat beberapa keuntungan saat kita menggunakan lampu LED daripada lampu HPS yang saat ini “tren” antara lain:

1)    Konsumsi energy yang sangat kecil, sehingga menyebabkan tagihan listrik berkurang serta kontaktor (relay) timer menjadi lebih awet. Konsumsi ini  berdasarkan efisiensi sistem yang diukur dengan banyaknya lumen efektif yang mencapai area tersinari, perbandingan dengan lampu konvensional HPS dapat dijelaskan sebagai berikut:

-       HPS :       efisiensi sumber secara cahaya secara khusus 120 lumen/watt atau lebih tinggi. Namun perlu diperhatikan bahwa intensitas ini menyebar ke semua sudut 360 derajat. Dengan demikian agar efektif, sebuah lampu HPS memerlukan reflector agar mampu mengumpulkan cahaya yang tersebar tadi. Kendatipun demikian, masih ada kerugian cahaya yang terjebak, penutup pelindung, rugi ballast, dan temperature yang tidak diinginkan menyebabkan efisiensi sistem yang terukur cuma sekitar 30 lumen/watt.

-       LED : Efisiensi sumber cahaya bisa mencapai 100 lumen/watt atau lebih tinggi, tergantung jenis dan merk LED yang digunakan. Tidak ada kerugian akibat cahaya liar karena sinar LED yang focus, lensa optic dan tutup pelindung biasanya mengurangi cahaya hanya sekitar 25% atau kurang. Driver LED

2)   Pemakaian tahan lama sampai 50.000-100.000  jam dibandingkan dengan HPS yang “hanya” 6500 jam, sehingga tentu saja dapat menghemat sumber daya untuk pemeliharaan,

3)   Warna yang putih tidak mendistorsi warna yang disinarinya, sedangkan HPS cenderung berwarna kuning.

4)   Bentuknya lebih kecil dan ringan, tidak bersuara, dan tidak menggunakan gas (ramah lingkungan)

5)   Keefisienan sistem. Sinar yang lebih terfokus pada area target sehingga dapat menghindari polusi cahaya, karena hanya menempatkan cahaya persis di mana diperlukan, sedangkan HPS memerlukan reflector agar dapat meminimalisir cahaya yang terbuang.

6)   Klik langsung nyala, tidak seperti HPS yang membutuhkan waktu untuk nyala normal

7)   SSL (Solid State Linght), karena sifatnya yang  padat, menyebabkannya lebih tahan terhadap benturan dan goncangan,

Permasalahan

Di atas saya telah memaparkah keuntungan penggunaan lampu LED dan sebagian besar konsumen yang mengerti pasti mengakui akan keunggulan ini, namun tetap terdapat sebuah persoalan mendasar dan klasik, yaitu: harga lampu PJU  LED sangat mahal. Saya telah membuktikan sendiri dengan melakukan survey harga PJU LED dan memang harganya masih di kisaran Rp. 6.500.000,00 untuk LED tunggal dengan daya 100 watt-an!.

Namun demikian di sisi lain, perlu juga diketahui sebuah fakta lapangan bahwa saat ini telah beredar lampu LED merk P*ilips daya 10 watt-an dengan harga “anjlok” sekitar Rp. 50.000,00. Perlu juga kiranya kita melihat harga sebuah senter lampu LED yang bervariasi, namun ada pemilahan harga yang pasti: senter LED tunggal jauh lebih mahal dari pada lampu LED kecil walaupun banyak yang tentu saja menghasilkan cahaya dengan lumen yang setara.

Dari kenyataan harga lapangan di atas dapat dianalisis bahwa harga LED daya besar mempunyai harga jauh di atas banyak lampu LED daya kecil. Saya tidak tahu apakah ini karena biaya produksi yang memang tinggi, demand  pasar yang banyak, ataupun permainan para produsen untuk meraup untung yang banyak dari kondisi ini. Namun saya berpikir, mengapa kita tidak mengambil keuntungan dari harga LED kecil yang murah namun digabungkan menjadi satu untuk memperoleh lumen yang setara? Nah, inilah yang sebenarnya saya maksudkan lewat tulisan kali ini.

Belajar dari trik untuk memperoleh lumen yang besar dengan menggabungkan lumen LED kecil seperti halnya yang telah diterapkan pada lampu senter, saya menelusuri dunia nyata dan dunia maya lewat Dik Google (Google terlahir setelah saya loh) terkait dengan sebuah piranti untuk melipatgandakan lumen dari LED daya kecil (220V) agar mempunyai lumen setara dengan LED daya besar. Saya mencari dengan kata kunci “Fitting Multiplier”, “Multi Fitting Adapter”, ”Fitting Spreader”, namun memang produk ini sepertinya belum  pernah ada di pasaran.

Penjelasan  :  Multi Fitting Adapter yang saya maksud di atas adalah sebuah alat tambahan yang sesuai untuk dipasang pada sebuah fitting lampu konvensional saat ini yang mana dari sini kemudian dihubungkan ke dua, tiga, atau beberapa fitting lain secara paralel untuk kemudian masing-masingnya dipasang lampu LED. Harapan dari penggunaan beberapa lampu LED ini tentu saja untuk memenuhi kebutuhan lumen sebuah lampu LED daya besar yang harganya sangat mahal. Bayangkan jika tiga buah lampu LED 25watt seharga 3xRp.100.000,00 mempunyai lumen yang sama dengan sebuah lampu LED PJU 75watt seharga Rp.5.000.000,00, berapa penghematan yang bisa dilakukan?

Kesimpulan dan Solusi

Bertolak dari permasalahan di atas, saya sangat merekomendasikan pada para pemerintah kabupaten, kota, dan propinsi yang berwenang dalam menangani Penerangan  Jalan Umum ini agar:

1.      Dalam jangka panjang agar melakukan kajian akan alternatif penggunaan lampu LED sebagai lampu masa depan mengingat keefisienan dan beberapa keuntungan yang saya sebutkan di atas untuk menggantikan lampu konvensional. Ingat, beberapa kota besar di dunia saat ini telah mengganti semua lampu PJU dengan lampu LED dan terbukti dapat menghemat biaya tagihan bulanan (silakan survey Dik Google). Jangan pula lupa bahwa saat ini harga lampu LED saat ini seiring kecanggihan teknologi cenderung mengalami penurunan harga dari sebelumnya.

2.     Dalam jangka pendek (sekaligus jangka panjang), solusi yang dapat saya tawarkan adalah dengan membuat semacam multi  fitting adapter khusus untuk lampu LED yang bentuknya disesuaikan dengan rumah lampu/reflector yang ada pada saat ini (HPS atau mercury) sehingga tidak perlu ada pengadaan baru untuk rumah lampu LED (menghemat belanja). Saya yakin dengan pengadaan besar-besaran akan sangat menghemat pengadaannya, apalagi kalau semuanya bekerja sama. 
3. Harga driver LED yang relatif mahal dapat diantisipasi dengan penggunaan regulator switching daya besar yang dapat mensuplai beberapa titik lampu LED sekaligus atau menggunakan sebuah regulator untuk meyuplai daya beberapa atau banyak LED.  Bukankah driver pada hakekatnya hanya sebuah regulator? Lihat postingan saya di https://lukmannet.blogspot.co.id/2014/01/led-lampu-masa-depan-pju.html

Saran ke Depan
LED tergolong lampu yang dapat diredupkan tanpa adanya perubahan mencolok terhadap intensitas cahaya jika dilihat dengan mata telanjang. Kalau tidak percaya,  cobalah lakukan peredupan berdasarkan daya (P)  yang masuk, mulai dari 100% sampai 70%. 
Hal ini akan sangat memberi efek penghematan yang menurut saya cukup signifikan,  sebagai contoh tagihan