13 November 2015

Membuat Sendiri Mesin Buka-Tutup Pintu Gerbang








Dalam postingan kali ini  ane akan memaparkan cara untuk membuat pembuka/penutup pintu pagar tipe sliding menggunakan menggunakan motor induksi 220V AC. Motor ini dipilih karena relatif bebas pemeliharaan dan mudah diperoleh di pasaran. Rancangan mekanis yang ane buat ini, ane anggap lumayan ekonomis, namun demikian ide-ide lain bisa diusulkan/diterapkan sesuai selera Agan dan adaptasi bentuk gerbang pagar rumah Agan.
Sebelumnya mohon maaf baru sempat update dikit-dikit, Gan, karena kesibukan, apalagi topik yang ane rancang kali ini lumayan pelik.  Karena itu harap selalu ‘stay tuned’ di blog ini, hehe. Bagi pelajar yang sedang membuat karya tulis atau tugas akhir,  silakan urun rembuk untuk mencari solusi yang lebih baik,  karena bagaimanapun ini hasil pemikirian ane yang terbatas. 

Perlu diingatkan jika postingan yang akan kita bahas hanya diperuntukkan bagi yang suka dengan produk DIY (Do It Yourself) dengan harapan ada pancingan ide-ide lain yang barangkali lebih baik daripada postingan ini. Pada gilirannya kita tidak akan selalu tergantung pada produk buatan pabrik, apalagi dari luar negeri. Baiklah langsung ke topik...

Untuk bisa membuat penggerak buka-tutup pagar, ada beberapa hal utama yang harus dilakukan, antara lain:
1. Mengubah arah putaran motor induksi/kapasitor, sebaiknya ini dikuasai dikit-dikit teorinya agar nyambung saat melakukan praktek 
2.  Menggunakan gearbox (saran rasio 1:50 s.d. 1:60) dan menghubungkan poros masukan dengan motor induksi (saran: 1420 rpm)
3.  Menghubungkan output putaran gearbox dengan pagar sliding/geser
4.  Membuat kunci pintu gerbang mekanis (opsional)
Jangan kuatir, ntar ane paparkan cara membuatnya...

Alat yang diperlukan untuk membuat penggerak pintu pagar sebagai berikut:
1.  Motor induksi 1/4 PK (tergantung beban pagar), bekas atau baru, dalam hal ini ane menggunakan merk Wipro. 
2.  Gearbox 1:60 atau rasio lain yang lebih cepat tergantung selera
3. 2 buah pulley alumunium, disarankan menggunakan yang agak besar untuk memperkecil resiko slip,
4.  4 buah gear depan sepeda motor seukuran, terserah Agan beli baru atau bekas.. Di tempat ane (Jember), untuk Honda Suprat Fit harga sebuah Rp. 7.500,00.
5.  Saklar Cam Starter I - 0 - II, untuk mengatur arah putaran motor sekaligus mematikannya.
6. Mur, baut, kabel, v-belt, dan lain-lain ntar nyesuaikan.

Perencanaan
1. Pelajari dengan teliti bentuk dan kinerja pintu pagar Agan sebelum memutuskan membuat model mekanis yang sesuai. Kebetulan bentuk gerbang rumah ane model geser di posisi luar sehingga membuatnya agak sulit membuat sistem mekanis tanpa membongkar tembok, karena bagaimanapun posisi mesin harus di sebelah dalam pagar. 
2. Bongkarlah box terminal motor induksi dan pelajari koneksi terminal tentang cara membalik putaran mesin pompa air (CW dan CCW).
3. Hubungkan poros motor induksi dengan gearbox menggunakan vanbelt yang sesuai. Namun jika Agan mempunyai alternatif yang menurut penilaian Agan lebih mudah, termasuk jika Agan memutuskan menggunakan paket motor-gearbox yang sudah tersedia di pasaran seperti gambar di bawah ini dengan harga yang relatif mahal tentunya.


Mengubah Arah Putaran Motor Induksi
Agar sebuah motor dapat dipergunakan baik untuk membuka atau menutup, harus ada cara untuk mengubah arah putaran motor induksi/kapasitor. Secara teori, mengubah arah putaran dapat dilakukan dengan membalik koneksi belitan utama. Silakan Agan cari di google terkait referensi cara kerja sebuah motor induksi, agar lebih dalam pengertiannya.

Pada intinya berputarnya sebuah motor induksi disebabkan perbedaan/pergeseran medan magnet yang ditimbulkan oleh, baik belitan utama (biasanya luas penampang kawat lebih besar) maupun belitan pembantu, akibat bergesernya fasa diikuti pergeseran medan magnet dari kedua jenis belitan. Cara praktis untuk menggeser fasa adalah dengan menghubungkan seri sebuah kapasitor dengan salah satu belitan, biasanya belitan bantu. Semakin besar kapasitas kapasitor (dalam batas tertentu), maka semakin besar pula torsi yang ditimbulkannya. Torsi diperlukan terutama saat awal motor berputar (saat kecepatan motor masih rendah), namun pada kecepatan penuh keberadaan kapasitor relatif tidak diperlukan lagi karena rotor praktis mengikuti arah putaran medan magnet stator. 
Pada motor induksi merk Wipro yang ane pakai, sudah dilengkapi dengan centrifugal switch yang berfungsi untuk memperbesar torsi awal. Terkait dengan cara kerja centrifugal switch ini, bisa Agan dapetin di Google.

Secara teori, belitan pada sebuah motor kapasitor sebagai berikut:


Untuk merubah arah putaran dapat digambarkan secara teori sebagai berikut:

Gambar di atas menjelaskan bahwa untuk bisa membalik putaran sebuah motor induksi, dapat dilakukan dengan cara membalik polaritas lilitan utama/bantu.



Rack Gear pada Pagar
Rack Gear dapat digambarkan sebagai gigi-gigi berbentuk lurus yang berfungsi untuk mengkonversi gerakan putar menjadi gerakan lurus. Rack Gear yang sering Ane jumpai adalah pada bor duduk. Di situ terdapat tuas putar yang berguna untuk menekan mata bor lurus ke obyek bor di bawah.

Untuk keperluan gear rack untuk pagar pada proyek kita kali ini, Ane tidak menyarankan Agan untuk membeli model pabrikan yang pastimya relatif mahal. Ane menemukan desain unik menggunakan gear depan sepeda motor,  yang bisa dibuat oleh semua tukang las. 

Kalau kita perhatiin, cekukan gear di atas berbentuk setengah lingkaran yang mempunyai  jeda/jarak satu sama lain. 
Untuk membuat 'Rack Gear' sebagai pasangan gear di atas, Ane menggunakan potongan besi cor sepanjang kurang lebih 5cm (dengan diamenter disesuaikan dengan diameter cekukan). Potongan besi cor tadi dilakukan pengelasan pada besi siku dengan jarak sama dengan jarak antar cekukan gear sepeda motor tadi.  



Untuk lebih jelasnya silakan disimak cara ane membuatnya: 
1. Sediakan besi siku yang platnya lumayan tebal (agar tidak mudah melet saat menerima beban berat), potonglah sesuai ukuran panjang pada gerbang.
2. Sediakan sebuah 3 buah gear depan sepeda motor sembarang merk dan lakukan pengelasan dengan rapi ketiganya (berdempetan) pada output gearbox. Kalau Agan tidak menghendaki dilas, silakan berinovasi sendiri. Tujuan menggunakan 3 gear sekaligus adalah agar sinergi 'rack gear' dan poros gearbox berjalan lebih kokoh,  menggigit,  dan tahan lama. Ingat, untuk mendapatkan hasil yang sempurna posisi ketiganya harus benar-benar center, pastikan tidak meliuk saat berputar (meliuk dikit ya gapapa, Gan). Pengelasan artinya Agan sudah memutuskan paten pagar Agan pake mesin. 
3 Sediakan potongan besi cor yang disebutkan di atas, dengan jumlah tergantung panjang rute yang nantinya akan dilewati poros. Dalam hal ini, ane memakai besi cor SNI 10mm.
4. Lakukan pengelasan besi-besi kecil tadi pada besi siku dengan jarak sama dengan jarak antar gap pada gear. Prakteknya gear tadi langsung digunakan sebagai alat ukur pada saat sedang dilakukan pengelasan. Jangan lupa, "rack gear" yang dilas potongan besi cor tadi hanya pada bagian-bagian yang akan dilewati oleh gear pada gearbox, biar tidak mubadzir.
5. Siapkan agar sewaktu-waktu bisa diuji coba, dipasang fixed-nya belakangan aja.

Cara Menghubungkan Putaran Poros Motor Induksi Dengan Poros Input Gearbox
Hal utama yang perlu diperhatikan untuk dapat dengan efektif menghubungkan poros gearbox dan poros motor (dengan v-belt dan pulley) adalah dengan memposisikan kedua mekanis tersebut fixed (kokoh) pada posisinya masing-masing, terutama gearbox yang bisa jadi kadang harus menerima beban berat pagar. Untuk tujuan ini, Ane melakukan pengecoran, sebagai berikut:
a) Gearbox, outputnya yang telah dipasang 3 lapis gear dipasangkan 4 baut panjang pada kakinya. Penggunaan baut panjang bertujuan agar baut tersebut sekalian berfungsi sebagai angker untuk mencengkeram lapisan cor semen.
b) Khusus motor induksi, sebaiknya dibuatin semacam rel bolong untuk baut, dengan tujuan memudahkan instalasi dan pengaturan kekencangan v-belt.

Sebelum memulai pekerjaan dan agar hasil yang dicapai dapat maksimal, Agan harus memperhatikan dan memprediksi terkait lingkup pekerjaan yang akan dilakukan, antara lain dengan mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut:
1)  Pastikan rel gerbang berikut roda-rodanya tidak bergelombang, jika perlu lakukan dulu perbaikan atas hal ini. Ini bertujuan agar koneksi gearrack dan gearbox bisa mulus dan juga jalannya tidak bergelombang.
2)  Penting untuk memposisikan mekanis output gearbox dengan 'Rack Gear'  agar keduanya dapat terhubung secara efektif dan efisien. Untuk tujuan ini, posisikan keduanya dengan tegak lurus dan serapat mungkin, kalau perlu gunakan pengukur waterpass untuk memastikannya. 




3)  Menghubungkan kedua mekanis dengan pulley. Untuk tujuan ini, ane menggunakan v-belt mesin cuci ukuran M-23.
4)  Jangan lupa dari sisi estetika, sesuaikan juga posisinya agar enak dilihat. Kabel-kabel sebaiknya ditanam (pakai paralon).
5)  Setelah Agan yakin akan posisinya, lakukan pengecoran atau pengelasan, dengan tujuan kedua mekanis, terutama gearbox, tidak berubah posisinya walaupun terkena beban berat. Jangan lupa setelah dicor, Agan harus nunggu minimal 1 minggu untuk memasang gearrack.
6)  Pasanglah dengan teliti rack gear pada pintu gerbang, bisa dengan dilas atau menggunakan baut. Jangan lupa pesan sebelumnya, seharusnya rapat dan tegak lurus terhadap poros gearbox.

Demikian yang bisa ane jelasin untuk sementara ini dan jangan terlena dengan cara ane, silakan dikembangkan sendiri jika Agan mempunyai alternatif pembuatan yang lebih baik. Terakhir,  setelah Agan sukses membuat sisi mekanis ini,  silakan dikembangkan untuk dapat membuat sistem pengendali atau otomatisasi mesin penggerak ini dengan menggunakan rangkaian elektronik (analog atau digital) dengan beberapa masukan antara lain kondisi 'on',  kondisi 'off',  saklar batas,  saklar interupsi, dan sebagainya.  

Bagi Agan yang hobby dalam dunia mikrokontroller Arduino, beberapa fitur canggih tentu bisa direkayasa dan ditambahkan,  antara lain perintah buka-tutup pintu gerbang sekaligus laporan kondisinya saat itu (terbuka/tertutup),  dapat dilakukan lewat perintah SMS (direkomendasikan), bluetooth, wifi lokal, maupun wifi IoT.   Penerapan sensor jarak atau PIR agar pagar bisa bergerak otomatis juga tentu bisa diterapkan, namun perlu dipikirkan sisi keamanan untuk anak kecil di rumah, terus terang kalau di rumah ane tidak berani. Adapun driver yang ane nilai paling pas dan tidak merepotkan ke belakangnya adalah dengan memanfaatkan Remote Pagar MOROBUKA https://lukmannet.blogspot.co.id/2016/08/remote-pintu-pagar-morobuka.html. 
  Semoga manfaat..

Dokumentasi: