TUGAS MATA KULIAH MEKATRONIKA
ABS (ANTI-BLOCKING SYSTEM)
Disusun Oleh: NAMA: RYAN ADITYA RAPIH PRIMARDHANI REDI RAMLI
YUSUF MARGOWADI Dosen Pengampu: Ilona Usuman S.Si., M.Kom
ELEKTRONIKA DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2010 NIM: :
06/194874/PA/11074 : 06/196277/PA/11188 : 06/198231/PA/11274 :
07/255046/PA/11766
1. PENDAHULUAN 1.1 KEUNTUNGAN ABS
Anti-lock Brake Systems dirancang untuk mencegah terjadinya
penguncian roda (wheel lockup) saat pengeman mendadak di segala
medan jalan. Hasil saat pengeraman adalah: Mobil tetap stabil, Arah
kemudi stabil (Vehicle Stability), Mengerem lebih cepat (jarak
pengereman lebih dekat, kecuali jalan tanah, bersalju), Penguasaan
kontrol kendaraan menjadi maksimal (tinggat kestabilan),
Gambar1 : 1 Jika roda depan terkuci, mobil tidak mungkin bisa di
arahkan 2 Jika roda belakang terkunci, mobil bisa tidak stabil dan
tergelincir ke salah satu sisi
Gambar 2: sudut pengereman Jika permukaan jalan saat pengereman
tidak rata, roda2 yang mengalami selip akan mudah terkunci dan
mobil akan berputar putar . namun dengan sistem ABS mobil akan
tetap stabil sampai mobil tersebut berhenti.
Gambar 3: pengereman jalan lurus
1.2 JENIS ABS (Anti-Lock Brake Types) A. 4-Sensor 4-Channel (
Independent control ) Jenis ABAS ini mempunyai empat wheel sensor
dan 4 hydraulic control channel dan masingmasing mengontrol secara
tersendiri. Sistem ini mempunyai tingkat keamanan dan
jarakpemberhentian yang lebih pendek di berbagai macam kondisi
jalan. Namun apabila permukaan jalannya licin, besar gaya rem
antara kanan dan kiri yang tidak rata akan mengakibatkan terjadi
gerakan Yawing pada bodi kendaraan sehingga bisa mengurangi
kestabilan. Karena itulah,kebanyakan mobil yang dilengkapi dengan
tipe 4 channel ABS memasukkan satu select low logic pada roda
belakang agar mobil tetap stabil, di berbagai macam kondisi
jalan.
Gambar 4: Independent control
B. 4-Sensor 3-Channel (Roda depan: independent, Roda belakang :
Select low ) Dipakai untuk mobil FF (Front engine Front driving),
kebanyakan berat kendaraan terpusat di rodadepan dan berat titik
tengah kendaraan saat direm juga berpindah ke depan hampir 70%,
gayapengereman ini dikontol oleh roda depan. Artinya adalah
kebanyakan tenaga pengeremandibangkitkan oleh roda depan, sehingga
agar ABS bisa efektif, maka diperlukan pengaturantersendiri
(independent control) pada roda depan.Namun demikian, roda belakang
yang gaya pengeremannya lebih sedikit, juga sangat pentinguntuk
memastikan kendaraan aman saat dilakukan pengereman. Karena itulah
apabila saat ABSroda belakang bekerja di permukaan jalan yang
licin, maka independent control pada rodabelakang mengatur agar
gaya pengereman roda2 belakang tidak merata sehingga mobilmengalami
yawing. Untuk menhindari gerakan yawing ini dan untuk menjaga agar
mobil tetapaman saat ABS bekerja di berbagai kondisi jalan, maka
tekanan rem roda belakang diaturberdasarkan kecenderungan roda mana
yang mengalami lock-up. Konsep pengaturan ini dikenaldengan
Select-low control. C. 4-Sensor 3-Channel (Roda depan;indendent
control,Roda belakang ; Select control ) Mobil yang dilengkapi
dengan H-bake line system mempunyai sistem kontrol ABS jenis ini.
2channel untuk roda depan dan satunya lagi untuk roda belakang.
Roda belakang dikontrolbersama dengan select low control logic.
Untuk X-brake line system, diperlukan
2 channels (2brake port di dalam unit ABS) untuk mengatur roda
belakang dikarenakan masing-masing rodabelakang mempunyai jalur rem
yang berbeda.
Gambar 5: Select Control D. 1-Sensor 1-Channel ( Roda belakang:
Select low control ) Dipakai Untuk mobil yang dilengkapi dengan
H-bake line system, hanya untuk mengontrol tekanan roda belakang.
Pada rear diffirential dipasang satu wheel speed sensor yang
berfungsi untuk mendeteksi kecepan roda. Cara kerjanya adalah saat
dilaukan pengeraman mendadak rodadepan akan terkunci, sehingga
kestabilan kemudi mobil akan hilang dan jarak henti padapermukaan
jalan yang mempunyai daya gesek rendah (low- ) juga akan bertambah
jauh. Sistemini hanya akan membantu untuk penghentian lurus.
Gambar 6: select low control 1.3 ABSCM ABS terdiri dari wheel
speed sensor yang berfungsi untuk mendeteksi kecenderungan suatu
roda mengalami penguncian, HCU (Hydraulic Control Unit) mensuplai
tekanan rem ke setiap roda berdasarkan output signal dari ABSCM
(control module). 1.3.1 ABSCM (CONTROL MODULE)
Dari sinyal wheel speed sensor, ABSCM akan menghitung dan
memperkirakan akselerasi, deselerasi dan slip rasio, pengaturan
solenoid valve dan return pump, gunanya adalah adalah untuk
mencegah terjadinya wheel lock-up. ABSCM dapat mengatur sistem
monitoring pada sirkuit dan mematikan dirinya sendiri apabila
sistem mengalami kegagalan. Pengemudi dapat mengetahui adanya
kegagalan sistem pada ABS apabila lampu peringatan ABS menyala. 1)
Komposisi dasar ABSCM Apabila ABS mengalami kegagalan, ABSCM akan
mematikan kerja sistem untuk memastikan keselamatannya. Karena
apabila kerja dari solenoid valve tidak normal, dapat mempengaruhi
tekanan rem terhadap roda. Karena alasan inilah ABSCM dapat
menganalisa dan mengantisipasi semua kemungkinan kegagalan pada
sistem. Untuk memasang ABSCM secara langsung pada HCU (Hydraulic
Control Unit), semiconductor yang ada di dalam ABSCM harus tahan
pada suhu antara - 40 s/d 125 derajat celsius. Berkatpengembangan
teknologi semiconductor dan ukurannya yang kecill, sekarang ini
yang popular banyak dipakai adalah tipe (ABSCM + HCU). Misalnya
Bosch ABS versi 5.0 atau yang lebih tinggi,versi MK-20i atau yang
lebih tinggi keluaran TEVES dan EBC 325 Kelsey Hayes
mewakiliintegrated ABS.Semua masukan merupakan double-monitored dan
double-calculated. Input-nya juga doublemonitored.Untuk menghindari
kesalahan pengoperasian pada ECU, maka dipasang dua microprocessor
yang embandingkan dan memonitor hasilnya, dan ECU sebagai tambahan
dimonitor oleh SAS (Safety Assurance System) atau intelligent
Watch-Dog untuk mencegah kesalahan pengoperasian pada ECU. Satu IC
mengatur solenoid2 untuk setiap channel-nya dan Power MOSFET dengan
proteksi sirkuit yang bisa diandalkan sebagai pengganti relay yang
mengatur kerja solenoid dan arus besar saat motor bekerja.
Selanjutnya untuk mengurangi pumping dan pengaruh kick-back yang
berlebihan, maka dipakai motor speed control dengan mircopocessor
16 bit agar perhitungan kecepatan roda dan performa ABS menjadi
lebih baik, dengan kemampuan 5 millidetik per siklus kerja. 4
komponen utama yang terdapat pada sistem ABS : a) Sirkuit penguat
input Wheel Speed Sensor Dari setiap wheel speed sensor yand
dipasang pada roda, di dalam sirkuitnya dipasang bentuk gelombang
arus. Bentuk gelombang tersebut dikuatkan dan dirubah menjadi
bentuk gelombang persegi, dan dikirim ke Microcontroller. Sesuai
dengan jenis ABS, jumlah wheel speed sensor akan berubah dan jumlah
sirkuit penguatnya juga akan berubah. b) Microcontroller
Acuan kecepatan, rasio selip, rata2 akslerasi/deselerasi dan
kerja solenoid dan motor dihitungberdasarkan informasi dari setiap
rodanya. Sirkuit ini mendeteksi gelombang sensor kecepatanroda
setiap detiknya. Microcontroller menghitung acuan kecepatan
berdasarkan kecepatanrodanya, kemudian membandingkan kecepatan
referensi dan momen kecepatan roda untukmemperkirakan rasio selip
dan rata2 akselerasi dan deselerasinya. Solenoid valve
mengaktifkanoutput sirkuit untuk pressure dump, hold, menaikkan
sinyal ke solenoid pada roda yang terkuncisesuai dengan perkiraan
sinyal pengaturan seperti slip ratio, akselerasi/deselerasi. c)
Sirkuit menagaktifkan Solenoid Valve Sirkuit ini gunanya adalah
untuk mengatur arus solenoid valve dan menghidupkan atau
mematikanpressure dump, hold, menaikkan sinyal Microcontroller. d)
Voltage Regulator, Motor Relay & Failsafe Relay Driver circuit,
Lamp Driver circuit,Communication circuit Memonitor tegangan suplai
(5V, 12V) yang sedang dipakai untuk ABSCM dalam keadaan
stabilberdasarkan batasan tegangannya. Alat ini dapat mendeteksi
adanya kegagalan sistem danmengaktifkan valve relay, motor relay.
Apabila ada kerusakan pada sistem ABS, maka sistemakan dihentikan
dikarenakan valve/motor relay menjadi off dan lampu peringan ABS
akan menyala untuk memberitahukan kepada si pengemudi bahwa ada
kerusakan pada sistem ABS. Bila adakerusakan pada ABS, maka rem
yang bekerja adalah normal, seperti pada rem biasanya.
2. PERANCANGAN 2.1 Skema ABS Sebuah sistem rem anti penguncian
dirancang untuk aplikasi kendaraan tertentu. Sebuah truk yang tidak
menarik sebuah trailer, seperti mixer semen, akan memiliki ABS
sedikit berbeda dari sebuah traktor truk yang menarik satu atau
lebih trailer. Demikian juga, sebuah sistem rem anti penguncian
untuk trailer akan memiliki desain yang berbeda.ABS untuk mobil
mungkin bahkan lebih spesifik dan dapat dirancang tertentu
Gambar 7: skema ABS
Gambar 8 : Skema ABS 2
Terlepas dari produsen atau jenis kendaraan, sistem rem anti
penguncian semua beroperasi dalam cara yang sama. sensor kecepatan
roda ditempatkan pada setiap roda yang akan dikontrol. Setiap
sensor kecepatan biasanya memiliki roda bergigi yang berputar pada
kecepatan yang sama dengan roda kendaraan atau poros. Jika rem
diterapkan dan satu atau lebih roda dipantau tiba-tiba mulai
mengurangi kecepatan pada tingkat yang lebih tinggi dari yang lain,
controller akan mengaktifkan sistem anti penguncian.
Nama merek dan model mobil. Sejak ABS komponen harus sesuai dan
fungsi bersama dengan komponen kendaraan yang ada di setiap model,
proses desain dan pembuatan sistem rem anti penguncian baru,
dilakukan dalam kemitraan antara produsen mobil dan pemasok
ABS.
2.2 Raw Materials Roda bergigi atau gigi di sensor kecepatan
terbuat dari besi lunak, biasanya cor. Besi dipilih karena memiliki
permeabilitas magnet yang tinggi dan reluctance magnetik rendah.
reluctance Magnetik secara kasar setara dengan hambatan listrik,
dan kadang-kadang roda bergigi disebut sebagai reluctor. Fungsi
roda bergigi adalah untuk memungkinkan medan magnet permanen untuk
mudah melewati setiap gigi menyebabkan konsentrasi sesaat kekuatan
medan yang menginduksi arus di kumparan pick-up. Koil pick-up
memiliki magnet permanen di inti, dibungkus dengan gulungan kawat
tembaga. Controller biasanya menggunakan transistor dikenal sebagai
hot-side drivers yang mengendalikan tenaga pada sirkuit dan bukan
pada pentanahan. Transistor ini menghasilkan panas lebih dari
biasanya dalam sirkuit elektronik. Daripada ditempatkan dalam
plastik atau rumah baja tersegel, mereka melekat pada rumah
aluminium cor dengan heat sink bersirip untuk mengusir panas.
Solenoida tekanan hidrolik rem yang digunakan dalam mobil memiliki
standar konstruksi elemen koil tembaga dengan katup baja dan tubuh.
Mereka ditempatkan dalam casing yang sama dengan sistem master
silinder rem yang biasanya cast dari aluminium. Kabel listrik
adalah tembaga, sering dengan isolasi polyethylene cross-linked.
Untuk mencegah interferensi frekuensi radio (RFI), di mana daya
tinggi sinyal radio mungkin akan diterima melalui kabel dan
menyebabkan sistem untuk aktif, semua kabel baik terlindung atau
kabel dijalankan sebagai pasangan dipelintir untuk membatalkan efek
dari gelombang radio . Konektor plastik dengan kontak tembaga
didalamnya. 2.3 TheManufacturingProcess Proses manufaktur untuk
anti-lock brake system terdiri dari Pembuatan bagian komponen dan
kemudian memasangnya pada kendaraan.a)
Pembuatan Master Rem Silinder Master silinder mencakup badan
solenoid sebagai unit tunggal. piston Primer dan sekunder, kumparan
selenoid, reservoir caps dan seals, akumulator tekanan, dan banyak
katup yang dipasang. Badan solenoid memiliki penutup yang menempel
pada master silinder dengan empat atau lebih sekrup. Membuat Sensor
Kecepatan Roda berupa Roda Bergigi dilapisi besi. Koil diletakkan
disekitar inti magnet permanen didalam mesin. Seluruh bagiannya
dibungkus dalam plastic dengan dilengkapi konektor elektronik.
b)
c)
Membuat controller
Komponen kontroler tersolder pada circuit board. board
terkoneksi didalam pelindung dan dipasang dalam aluminium dasar.
Sambungan listrik luar disediakan untuk kabel input dari
masing-masing sensor kecepatan, dan kabel output ke solenoid pada
master rem silinder.
d)
Pemasangan ABS
baja pipa saluran rem untuk semua roda dipasang pada rangka
bodi. Pada sekat antara ruang mesin dan ruang pengendara. Kabel
listrik untuk ABS juga disediakan untuk seneor msing-masing roda.
Master rem silinder dipasang didekat pedal rem. Garis rem
dilekatkan pada selenoid . sensor roda ditekan keluar secara
konstan tetapi tetap didalam roda. Kumparan solenoid dipasang
dengan ujungnya didekat sensor kecepatan. Kumparan ini terhubung ke
kontroler kontroler dipasang dibawah panel instrument atau dibagian
bawah kendaraan. Aliran listrik dari baterai kendaraan.
2.4 Quality Control Gagasan dari suatu sistem elektronik yang
mampu mengambil alih operasi rem kendaraan adalah suatu hal yang
mengganggu bagi sebagian orang. Untuk alasan ini, pengoperasian
sistem ini benar-benar teruji terlebih dahulu, dan kualitas
instalasi terus ditinjau. Selain itu, semua ABS dirancang untuk
perihal gagal-aman, setiap kegagalan komponen apapun akan
menyebabkan sistem gagal sedemikian rupa untuk tetap emungkinkan
operasi yang aman secara keseluruhan rem.
3. CARA KERJA Kendaraan dengan ABS dilengkapi dengan
pedal-actuated,dual-brake system. Sistem dasar pengereman hidrolik
terdiri dari: 1. ABS hydraulic control valves dan electronic
control unit (ECU) 2. Anti-lock brake control module 3. Front
anti-lock brake sensors / rear anti-lock brake sensors
ABS beroperasi sebagai berikut:
1. Ketika rem digunakan, cairan dipaksa dari port outlet
silender master rem ke port inlet HCU. Tekanan ini diteruskan
melalui empat katup solenoida biasanya terbuka yang di dalamnya
terdapat HCU, kemudian melalui port outlet HCU untuk setiap roda.
2. Sirkuit (belakang) utama dari silinder master menyuplai rem-rem
depan. 3. Sirkuit (depan) sekunder dari silinder master menyuplai
rem-rem belakang. 4. jika modul kontrol ABS merasakan roda
terkunci, berdasarkan data anti-lock brake sensor, akan menutup
katup solenoid biasanya terbuka untuk rangkaian itu. Hal ini
mencegah lagi cairan yang memasuki sirkuit itu. 5. Modul kontrol
anti-lock brake yang melihat kembali dari roda yang terpengaruh
sinyal sensor anti-lock brake. 6. Jika roda masih melambat, maka
sistem akan membuka katup solenoid untuk sirkuit tersebut. 7.
Setelah roda yang dikenai kembali melaju, modul kontrol anti-lock
brake mengembalikan katup solenoida ke kondisi normal yang
memungkinkan aliran fluida ke rem yang dikenai kerja. 8. Modul
kontrol anti-lock brake memonitor komponen elektromekanis dari
sistem. 9. Kerusakan dari ABS akan menyebabkan modul kontrol
anti-lock brake untuk mematikan atau menghambat sistem. Namun,
tetap ada daya-bantu pengereman normal. 10. Kehilangan cairan
hidrolik di dalam silinder maste rem akan menonaktifkan sistem
anti-lock. Sistem anti-lock brake 4-wheel merupakan pemonitoran
diri sendiri. Ketika saklar pengapian berubah ke posisi RUN, modul
control anti-lock brake akan melakukan cek awal diri pada sistem
listrik anti-lock ditunjukkan dengan indikator cahaya tiga detik
ABS. 11. Selama kendaraan beroperasi, dalam keadaan normal dan saat
pengereman anti-lock, modul control anti-lock brake memonitor semua
sistem anti-lock elektrik dan beberapa operasi hidrolik. 12. Setiap
kali kendaraan dijalankan, saat setelah kecepatan kendaraan
mencapai sekitar 20 km / h (12 mph), modul kontrol anti-lock brake
menyalakan pompa motor untuk sekitar satu-setengah detik. Pada saat
ini, suara mekanis dapat didengar. Ini adalah fungsi normal
check-diri oleh modul kontrol anti-lock brake. 13. Ketika kecepatan
kendaraan berada di bawah 20 km / h (12 mph), ABS dimatikan. 14.
Sebagian besar malfungsi ABS dan traction control system, akan
menyebabkan indikator kuning peringatan ABS menyala, jika memang
dilengkapi ANALISIS SISTEM
