Abstrak—Sistem kemudi merupakan salah satu elemen penting pada sebuah mobil. Sistem kemudi mempunyai fungsi untuk mengatur arah kendaraan dengan cara membelokkan roda depan. Salah satu jenis sistem kemudi yang umum digunakan adalah sistem kemudi rack  dan    pinion.  Pada perancangan  ini dirancang interface  dan  software  untuk pembacaan data mekanisme uji karakteristik sistem kemudi. Interfacing  dan  software  pembacaan data dapat digunakan untuk  membaca data sudut putar steering wheel, sudut putar roda kanan dan kiri, besarnya torsi, dan besarnya beban. Interfacing  antara sensor dan computer menggunakan Arduino Uno. Karena keterbatasan sensor yang tersedia, maka pada perancangan ini yang digunakan  sebagai sensor adalah potensiometer. Dengan asumsi menggunakan sensor beban tipe LCM401-750 yang memiliki ketelitian 0,73 Kg, sensor torsi CS1120  Reaction Torque Sensor yang memiliki ketelitian 0,3 Nm, sensor sudut steering wheel menggunakan potensiometer multy turn  yang memiliki  ketelitian 4º dan sensor sudut roda kanan dan kiri menggunakan potensiometer single turn yang memiliki ketelitian 0,3º.
Kata Kunci—Interfacing,  steering wheel, sudut belok, torsi, beban.

## I. PENDAHULUAN
D idorong oleh semakin cepatnya perkembangan teknologi otomotif dan besarnya kebutuhan mobilitas manusia dan barang yang aman dan nyaman. Untuk memudahkan pengemudi mengendalikan kendaraan, maka perilaku arah atau respon kendaraan terhadap inputan pengemudi haruslah dalam keadaan stabil. Kondisi laju kendaraan yang paling kritis dan tepat untuk menggambarkan perilaku arahnya adalah kondisi gerak belok [5].
Untuk mengembangkan sistem kemudi rack dan pinion hingga didapatkan gaya-gaya yang paling efisien diperlukan pengujian di laboratorium. Pengujian di laboratorium memungkinkan untuk kontrol yang lebih besar disetiap percobaan, sehingga membutuhkan sebuah alat ukur untuk menunjang pengujian tersebut.
Alat ukur dirancang dalam bentuk interfacing dan software untuk pembacaan data mekanisme uji karakteristik sistem kemudi. Dari alat ukur ini akan diketahui hubungan antara sudut putar steering wheel dengan sudut belok pada roda kanan dan kiri yang terbentuk. Selain itu dapat juga diketahui besarnya torsi yang dibutuhkan untuk memutar steer sehingga dapat diputuskan mobil tersebut menggunakan power steering atau tidak. Software dan
hardware yang digunakan yaitu Arduino dan Borland Delphi 7.
Proses pengukuran adalah kegiatan membandingkan suatu besaran tertentu (yang diukur) dengan besaran standar yang telah ditetapkan, atau dengan kata lain, mengukur ( measuring ) adalah membandingkan suatu besaran (besaran fisik) dengan besaran standard [4]. Besaran fisik diantaranya berupa panjang, waktu, kecepatan, massa, gaya, dan sebagainya. Besaran standard harus mempunyai syarat- syarat seperti :dapat didefinisikan secara fisik, jelas dan tidak berubah dengan waktu, serta dapat digunakan sebagai pembanding dimana saja di dunia ini.
Arduino adalah sebuah microcontroller single-board dirancang untuk membuat proses menggunakan elektronik di multidisciplinary proyek agar lebih mudah diakses. Perangkat lunak tersebut terdiri dari standar bahasa pemrograman kompilator dan boot loader yang mengeksekusi di microcontroller  [3].  Delphi 7 berfungsi untuk membuat GUI dengan tampilan menarik dan dapat dilengkapi dengan penyimpanan data dalam banyak format file [1].
Sudut belok roda yang paling besar dimiliki oleh kendaraan jenis bus. Bus sekolah memiliki sudut belok maksimal 50º ketika berputar arah [2].

## II. TAHAP PERANCANGAN

## A. Tahap Penentuan Ide Rancangan
Pada tahap ini ide rancangan diolah dan dikembangkan menjadi beberapa alternatif desain  penempatan sensor. Alternatif desain tersebut kemudian diberikan penilaian dari segi teknis dan ekonomis untuk memutuskan desain mana yang sesuai dengan tuntutan.

## B. Tahap Pemasangan Interface
Setelah dilakukan penentuan ide rancangan, didapatkan model pemasangan i nterface pencatat data mekanisme uji sistem  kemudi rack dan pinion yang tepat. Perancangan pemasangan dilakukan agar mekanisme interface pencatat data mekanisme uji sistem  kemudi rack dan pinion benar- benar dapat bekerja ketika dilakukan pengambilan data bersama  dengan  alat uji sistem kemudi sesuai dengan analisa.
Tahapan perancangan awal yang dilakukan ialah menentukan posisi peletakkan potensiometer pada mekanisme alat uji sistem kemudi rack dan pinion . Potensiometer akan dipasang pada dudukan yang telah dirancang pada mekanisme alat uji sistem kemudi rack dan pinion . Pemasangan potensiometer yang berfungsi untuk

## Perancangan Interfacing dan Software
Pembacaan Data Mekanisme Uji Karakteristik Sistem Kemudi
Aris Yudha Setiawan dan Unggul Wasiwitono Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : unggul@me.its.ac.id
mengetahui perubahan-perubahan yang terjadi pada mekanisme  alat uji sistem kemudi rack and pinion . Direncanakan sensor yang akan dipakai pada interfacing ini ialah sebagai berikut: potensiometer multy turn, potensiometer single turn, CS1120 Reaction Torque dan load cell LCM401 – 750.

## C. Tahap Pembuatan Software
Pembuatan program ini bertujuan untuk memudahkan penggunaan alat ukur tersebut karena dengan adanya program ini maka kita dapat melihat hasil pengukuran yang dilakukan dilayar komputer. Program ini juga berfungsi untuk mengatur input yang didapatkan dari sensor menjadi output yang kita inginkan. Software yang akan digunakan pada perancangan ini yaitu software Arduino, serta untuk menampilkan data secara digital dan penyimpanan data ke dalam bentuk text file menggunakan software Delphi 7 . Tahap Kalibrasi Dalam melakukan  pengukuran diharuskan untuk mengkalibrasi alat ukur yang akan digunakan terlebih dahulu. Tujuan dari proses pengkalibrasian adalah agar hasil pengukuran tersebut sesuai dengan standar nasional maupun internasional.

## III. DESAIN PEMASANGAN INTERFACING
Sebelum menentukan pemasangan interfacing ,  dirancang terlebih dahulu mekanisme uji karakteristik  sistem  kemudi. Sehingga,  dari rancangan mekanisme sistem  kemudi tersebut diketahui penempatan sensor-sensor yang akan digunakan untuk pembuatan interfacing . Desain perancangan mekanisme uji sistem kemudi dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar  1  menunjukkan  penempatan sensor yang akan digunakan pada mekanisme uji karakteristik system kemudi. Pada interfacing ini terdapat beberapa sensor, yaitu sensor sudut belok roda, sensor sudut putar steering wheel, sensor torsi dan sensor beban. Penempatan sensor-sensor tersebut pada mekanisme uji karakteristik sistem kemudi  dapat dilihat detailnya pada gambar 2 - gambar 5.
Gambar 2 menunjukkan posisi dimana sensor sudut steering wheel ini akan ditempatkan. Sensor yang digunakan yaitu potensiometer multy turn dan  dapat berputar hingga 3600º. Sudut putar yang dapat diukur oleh potensiometer ini berkisar dari -  750º sampai + 750º  dan memiliki ketelitian sebesar 4º.  Untuk mendukung kinerja sensor,, maka akan didukung dengan mekanisme roda gigi sebagai penghubung poros steering ke potensiometer . Gambar 3 menunjukkan posisi dimana sensor sudut belok roda ini akan ditempatkan. Sensor sudut  belok roda ini menggunakan potensiometer single turn yang dapat berputar hingga 300º. Sudut putar yang dapat diukur oleh potensiometer ini berkisar dari -  60º sampai + 60º  dan meiliki ketelitian 0,3º. Untuk mendukung kinerja sensor,, maka pada mekanisme tersebut dilengkapi dengan  belt  dan pulley sebagai penghubung knuckle arm ke potensiometer . Gambar  4 menunjukkan posisi dimana sensor Torsi akan ditempatkan.  Sensor Torsi ini  direncanakan  menggunakan tipe CS1120 Reaction Torque Sensor yang dapat mengukur torsi hingga 300 Nm. Ketelitian yang mampu dihasilkan dari sensor ini hingga 0,3 Nm. Dikarenakan beberapa hal, maka sensor yang digunakan yaitu potensiometer yang telah
Gambar 1. Desain Perancangan Mekanis Uji Karakteristik Sistem Kemudi
Gambar 2. Desain Penempatan Sensor Sudut Putar Steering Wheel
Gambar 3. Desain Penempatan Sensor Sudut belok Roda
Gambar 4. Desain Penempatan Sensor Torsi
disesuaikan karakteristiknya dengan sensor yang telah direncanakan.
sensor sudut sensor steering wheel sensor torsi
Gambar 5. Desain Penempatan Sensor Beban (Load Cell)
Gambar 6 Perancangan Software Menggunakan Software Arduino. Gambar 5 menunjukkan posisi dimana sensor  beban akan ditempatkan.  Sensor  beban ini  direncanakan  menggunakan load cell tipe  LCM401  -  750  yang dapat mengukur beban dari 0 Kg hingga 750 Kg. Ketelitian yang mampu dihasilkan dari sensor ini hingga 0,73 Kg.  Dikarenakan beberapa hal, maka sensor yang digunakan yaitu potensiometer yang telah disesuaikan karakteristiknya dengan sensor yang telah direncanakan.

## IV. GUI PEMBACAAN DATA
Setelah melakukan perancangan mekanisme uji karakteristik system kemudi dan juga penempatan sensor- sensornya, maka langkah selanjutnya yaitu melakukan perancangan  software  menggunakan Arduino. Software ini berfungsi untuk mengatur input yang masuk dari perangkat interfacing yang berupa tegangan, kemudian dapat mengkonversinya menjadi  sudut, beban dan torsi. Perancangan software Arduino yang telah selesai dirancang dapat dilihat pada gambar 6.
Dari perancangan interfacing serta software menggunakan Arduino dapat dihasilkan  beberapa  titik pengukuran pada sistem  kemudi sebuah mobil. Pada perancangan ini  direncanakan ada beberapa  macam pengukuran,  antara lain yaitu pengukuran sudut belok roda kanan, sudut belok roda kiri, sudut putar steering wheel ,
Gambar 7 Tampilan GUI Pembacaan Data
Gambar 8 Grafik Hasil Simulasi Pada Sensor Torsi
besarnya beban serta besarnya torsi. Hasil dari proses pengukuran tersebut akan ditampilkan seperti gambar  7. Gambar 7 di atas menunjukkan tampilan pembacaan data dalam bentuk digital. GUI tersebut dirancang menggunakan software Delphi 7. Pada kolom pertama dari kiri adalah pembacaan data untuk pengukuran beban, kolom ke-2 berisi pembacaan data untuk pengukuran torsi, kolom ke-3 yaitu pembacaan untuk sudut roda kanan, kolom ke-4 yaitu pembacaan untuk sudut roda kiri dan kolom ke-5 yaitu pembacaan data untuk pengukuran steering wheel. Di bawah setiap kolom pada gambar 7 kotak kecil, kotak tersebut berfungsi untuk menyimpan data yang didapatkan dalam bentuk txt file. Sehingga data dapat diolah lagi menggunakan program lain sesuai kepentingan.
Untuk  mengetahui karakteristik dari interfacing dan software yang telah dirancang maka dilakukan pengambilan sampling data dengan cara memutar potensiometer dengan cepat. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui seberapa cepat sensor dapat memberikan informasi tentang perubahan yang terjadi.  Salah satu contoh hasilnya  dapat dilihat pada gambar 8.
Pada gambar   8    merupakan grafik hasil pembacaan data pada  sensor  Torsi. Data  ini  diambil dengan cara potensiometer diputar  hampir 50% putaran atau lebih dengan sangat cepat lalu diputar kembali ke titik 0 sebanyak 3 kali. Transfer rate dari pencatat data ini yaitu 2 ms per data sehingga menghasilkan 500 data setiap detik.

## V. KESIMPULAN
Peracangan interfacing dan software pembacaan data mekanisme uji karakteristik sistem kemudi sudah dilakukan. Dari perancangan tersebut didapatkan :
• Sensor beban
0 50 100 150 200 250 0 1 2 3 T o r s i (Nm) W  a   k  t  u  (s) Load Cell
Tipe                         : LCM401-750
Nilai minimum        : 0     Kg
Nilai maksimum     : 750  Kg Ketelitian                 : 0,73      Kg
• Sensor sudut roda kanan
Tipe                          : Potensiometer Single Turn Nilai minimum         : - 60º Nilai maksimum      :   60º Ketelitian                  :   0,3º
• Sensor sudut roda kiri
Tipe                         : Potensiometer Single Turn Nilai minimum        : - 60º Nilai maksimum     :   60º Ketelitian                 :   0,3º
• Sensor sudut steering wheel
Tipe                          : Potensiometer Multy Turn Nilai minimum         : - 750º Nilai maksimum      :   750º Ketelitian                 :   4º
• Sensor torsi
Tipe                        :CS1120 Reaction Torque Sensor Nilai minimum        : 0      Nm
Nilai maksimum      : 300  Nm Ketelitian                 : 0,3  Nm

## VI. SARAN
Untuk mendapatkan data yang lebih akurat pada sensor torsi dan sensor beban,  maka pada perancangan selanjutnya dapat memakai sensor yang sebenarnya.

## DAFTAR PUSTAKA
[ 1 ] Chandralekka, Happy. 2009.  Pemograman Delphi 7.0.    Jakarta  : Elex Media Komputindo.
[ 2 ] Gattis, J.L. dan Howard, D. Michael. 1998. Large School Bus Design Vehicle Dimensions. Adelaide : Adelaide University.
[ 3 ] Roberts,  Michael. 2010.  Beginning Arduino.  .  Technologi In Action.
[ 4 ] Rochim, Taufik. 2001. Spesifikasi, Metrologi, & Kontrol Kualitas Geometrik . Bandung : ITB Bandung
[ 5 ] Sutantra, I.N. dan Sampurno, Bambang. 2010. Teknologi
Otomotif Edisi Kedua . Surabaya : Guna Widya.