## TURBO TIMER UNTUK MESIN DIESEL BERBASISKAN IC NE 555 STUDI KASUS PADA KENDARAAN FORD RANGER
Yani prabowo 1 , I Nyoman Suryasa 2
1)2) Program Studi Sistem Komputer, Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Budi Luhur Jl. Raya Ciledug, Petukangan Utara, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan 12260 Telp. (021) 5853753, Fax. (021) 5866369 e-mail : yani.prabowo@budiluhur.ac.id 1

## ABSTRACT
The diesel engine is the ignition system of internal combustion. In principle this machine is an utilization of air and fuel. Then, the mixture fuel will burn by itself. To improve the ability of diesel engines, today many are using the turbocharger, which use for compressing air and speed  up the  release  of the combustion  gases.  Turbochargers  work  by  using  a  kick  of  flue gas.  Exhaust  gases  which  is  out  from  the  machine  will  out  through  turbine  and  rotate  the impeller. The impeller is connected also with impeller of new gas turbine. As a result of the rotation  of  the  impeller  then  the  gas  replacement  cycle  becomes  faster.  The  Impeller  in turbine can rotate very fast therefore it requires lubrication it self. Frequently found problem that damage the turbocharger because the channel is blocked by lubricating oils that dries as a result of turning off the engine, after the machine work without any cooling process. The solution to this problem is to install a turbo timer-based IC NE555 which can be organized timely for allowing the machine to spin for a while even the engine is ignition is turn off. By providing  opportunity  to  the  engine  to  work  stationary  this  situation  will  reduce  damage caused by a clogged drain lubricanting oil.

## Keywords : Diesel engine, Turbocharging, Turbo Timer

## 1. LATAR BELAKANG
Turbo  chargers  pada  sebuah  mesin diesel  memegang  peranan  penting  dalam mensuplai  udara  baru  dan  mengeluarkan udara  hasil  pembakaran,  kecepatan  putar dari  sebuah  turbo  chargers  umumnya bekerja  2  kali  putaran  mesin,  hal  ini tentunya  menimbulkan  panas  pada  sistem turbo tersebut. Untuk mengatasi panas pada sistem  tersebut,  turbo  timer  biasanya terdapat sistem pendinginan dengan
minyak  pelumas.  Pada  mesin  diesel  sesaat setelah mesin bekerja tidak boleh langsung dimatikan  dan  mesin harus  dalam  keadaan stasioner beberapa saat untuk mendinginkan  sistem  pelumasan  turbo charger  tersebut,  karena  jika  setelah  jalan langsung  dimatikan  akan  mengakibatkan kerusakan  pada  sistem  pelumasan  turbo tersebut. Hal ini tentunya sedikit merepotkan jika kita ingin segera meninggalkan kendaraan kita. Untuk
mengatasi  hal  tersebut  perlu  dipasang rangkaian  penunda  waktu  atau  biasa disebut rangkaian timer. Dengan rangkaian timer  ini  akan  menunda  waktu  sesuai dengan waktu yang kita pilih.
a. Rumusan masalah
Dari  uraian  latar  belakang  diatas, maka  permasalahan  yang  akan  dipecahkan adalah  bagaimana  merancang  sebuah rangkaian  timer  untuk  mesin  diesel  yang menggunakan turbo changer.
b. Batasan masalah Dalam penelitian ini akan memanfaatkan IC NE 555 sebagai rangkaian  timer  yang  berfungi  sebagai pewaktu untuk mematikan mesin.
c. Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah membuat rancang  bangun  sebuah  rangkaian  timer berbasiskan IC NE 555 untuk diaplikasikan pada  kendaraan  dengan  mesin  diesel  yang menggunakan turbo changer.

## d. Manfaaat
Manfaat  dari  penelitian  ini  adalah untuk mencegah terjadinya kerusakan pada turbo  changer  dan  membuat  pengguna lebih praktis dalam menonaktifkan kendaraan  mesin  diesel  dengan  turbo changer,  tanpa  harus  menunggu  sampai turbo menjadi dingin.

## 2. LANDASAN TEORI
a. IC NE 555
Metodol Pada dasarnya aplikasi utama
IC  NE555  ini  digunakan  sebagai  Timer (Pewaktu) dengan operasi rangkaian monostable dan Pulse Generator (Pembangkit Pulsa) dengan operasi
rangkaian  astable.  Selain  itu,  dapat  juga digunakan  sebagai  Time  Delay  Generator dan Sequential Timing.
Dilihat  dari  perusahaan  pembuatnya, IC NE555 merupakan pabrikan dari Philips dan  Texas  Instrument.  Sebenarnya  banyak perusahaan  yang  membuat  IC  yang  serupa dengan NE555 ini. Masing-masing perusahaan  mengeluarkan  dengan  desain dan teknologi yang berbeda-beda.
Misalnya, National Semiconductor membuat  dan  menyebutnya  dengan  nama LM555, Motorola /
ON-Semi mendesainnya  dengan  transistor  CMOS sehingga  komsusi  powernya  cukup  kecil dan  menamakannya  MC1455.  Maxim membuat  versi  CMOS-nya  dengan  nama M7555.  Walaupun namanya  berbeda-beda,
tetapi  fungsi  dan  diagramnya  saling kompatibel  (fungsi  dan  posisi  pinnya) antara yang satu dengan yang lainnya. [1].
Walaupun  kompatibel  satu  sama  lain, tetap  saja  ada  beberapa  karakteristik spesifik  yang  berbeda  seperti  konsumsi daya,  frekuensi  maksimum  dan  lain sebagainya. Kesemuanya itu, lebih jelasnya di  sajikan  pada  datasheet  masing-masing pabrikan.
Praktisnya,  fungsi  dan  aplikasi  IC NE555  pada gambar 1, tampak  gambar  IC NE  5555.  ini  banyak  sekali  digunakan diantaranya sebagai pengatur alarm, sebagai penggerak motor DC, bisa digabungkan  dengan  IC  TTL  (Transistor- transistor Logic)
Pada  gambar  1,    bawah  ini  adalah tampak  IC  NE555  dan  fungsi  pin  pada  IC tersebut di sajikan pada tabel 1
Gambar 1 : Tampak IC 555 Beserta Pin
Tabel 1: Fungsi Masing-Masing Pin (Kaki) IC NE555
PIN Ke KETERANGAN 1 Ground (0V), adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negative
2 Trigger,  input  negative  dari  lower  komparator  (komparator  B)  yang  menjaga  osilasi tegangan terendah kapasitor pada 1/3 Vcc dan mengatur RS flip-flop
3 Output, pin keluaran dari IC 555.
4 Reset,  adalah  pin  yang  berfungsi  untuk  me  reset  latch  didalam  IC  yang  akan berpengaruh  untuk  me-reset  kerja  IC.  Pin  ini  tersambung  ke  suatu  gate  (gerbang) transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika diberi logika low. Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke Vcc agar tidak terjadi reset
5 Control  voltage,  pin  ini  berfungsi  untuk  mengatur  kestabilan  tegangan  referensi  input negative  (komparator  A).  pin  ini  bisa  dibiarkan  tergantung  (diabaikan),  tetapi  untuk menjamin  kestabilan  referensi  komparator  A,  biasanya  dihubungkan  dengan  kapasitor berorde sekitar 10 nF ke pin ground
6 Threshold,  pin  ini  terhubung  ke  input  positif  (komparator  A)  yang  akan  me-reset  RS flip-flop ketika tegangan pada pin ini mulai melebihi 2/3 Vcc
7 Discharge,  pin  ini  terhubung  ke  open  collector  transistor  internal (Tr)  yang  emitternya terhubung  ke  ground.  Switching  transistor  ini  berfungsi  untuk  meng-clamp  node  yang sesuai ke ground pada timing tertentu
8 Vcc,  pin  ini  untuk  menerima  supply  DC  voltage.  Biasanya  akan  bekerja  optimal  jika diberi  5V  s/d  15V.  Supply  arusnya  dapat  dilihat  di  datasheet,  yaitu  sekitar  10mA  s/d
15mA.
Sedangkan  untuk  mengetahui  cara  kerja dan detail struktur fisik IC NE555 ini bisa dilihat dari rangkaian/komponen internalnya.
Gambar 2 : Rangkaian Internal IC NE 555
Pada  gambar  2,  merupakan  rangkaian internal  IC  NE  555.  internal  IC  NE555 yang  kecil  ini  terdiri  dari:  2  buah komparator (Pembanding  tegangan),  3 buah Resistor
sebagai pembagi
tengangan,  2  buah Transistor (dalam praktek  dan  analisis  kerjanya,  transistor yang  terhubung  pada  pin  4  biasanya langsung  dihubungkan  ke  Vcc),  1  buah Flip-flop S-R yang akan mengatur output pada keadaan logika tertentu, dan 1 buah inverter .  Nilai  logika  dari  IC  NE  555 ditunjukan pada tabel 2.
Tabel 2. Nilai Logika IC NE 555
Dengan  melihat  Gambar  2  dan  Tabel 2, secara umum cara kerja internal IC ini
dapat  dijelaskan  bahwa,  ketika  pin  4 sebagai  reset  diberi  tegangan  0V  atau logika  low  (0),  maka  ouput  pada  pin  3 pasti  akan  berlogika  low  juga.  Hanya ketika pin 4 (reset) yang diberi sinyal atau logika  high  (1),  maka  output  NE555  ini akan  berubah  sesuai  dengan  tegangan threshold  (pin  6)  dan  tegangan  trigger (pin 2) yang diberikan.
Ketika tegangan  threshold  pada  pin  6 melebihi  2/3  dari  supply  voltage  (Vcc) dan  logika  output  pada  pin  3  berlogika high  (1),  maka  transistor  internal  (Tr) akan  turn-on  sehingga  akan  menurunkan tegangan  threshold  menjadi  kurang  dari 1/3  dari  supply  voltage.  Selama  interval waktu  ini,  output  pada  pin  3  akan berlogika low (0).
Setelah  itu,  ketika  sinyal  input  atau trigger pada pin 2 yang berlogika low (0) mulai  berubah  dan  mencapai  1/3  dari Vcc,  maka  transistor  internal  (Tr)  akan turn-off.  Switching  transistor  yang  turn- off ini akan menaikkan tegangan threshod sehingga  output  IC  NE555  ini  yang semula  berlogika  low  (0)  akan  kembali berlogika high (1).
Sebetulnya cara kerja dasar IC NE555 merupakan  full  kombinasi  dan  tidak terlepas dari semua komponen internalnya  yang  terdiri  dari  3  buah resistor,  2  buah  komparator,  2  buah transistor,  1  buah  flip-flop  dan  1  buah inverter,  yang  kesemuanya  itu  akan  di bahas  pada  kesempatan  lain.  Sekaligus dengan  rangkaian/komponen  external yang mendukungnya. Gambar 3 merupakan  rangkaian  dasar  dari    IC  NE
555 dan perbandingan antara capacitance dan frekuensi.
Gambar 3 : Rangkaian Dasar Dari  IC NE 555 Dan Perbandingan Antara Capacitance Dan Frekuensi.
Rumus  –  rumus  yang  dipakai  dalam perhitungan pada saat kita ingin merancang sebuah timer dengan frekuensi tertentu adalah sebagai berikut t1 = 0,693 . ( RA + RB ) . C t2 = 0,693 . (RB ) . C T = t2 + t1 = 0,693 . ( RA + 2RB ) . C
    C RB 2 RA 44 , 1 C RB 2 RA 693 , 0 1 T 1 f       F = frekuensi osilator

## b. TURBOCHARGER
adalah sebuah kompresor sentrifugal yang  mendapat  daya  dari  turbin  yang sumber  tenaganya  berasal  dari  asap  gas buang  kendaraan.  Biasanya  digunakan  di mesin pembakaran dalam untuk meningkatkan keluaran tenaga dan efisiensi  mesin  dengan  meningkatkan tekanan  udara  yang  memasuki  mesin. Kunci  keuntungan  dari  turbocharger adalah  mereka  menawarkan  sebuah peningkatan yang lumayan banyak dalam tenaga  mesin  hanya  dengan  sedikit menambah berat.Turbocharger ditemukan oleh  seorang  insinyur  Swiss  Alfred Büchi.  Patennya  untuk  turbocharger diaplikasikan untuk dipakai tahun 1905.[2]  Lokomotif  dan  kapal  bermesin diesel dengan turbocharger mulai terlihat tahun 1920-an.
Sebuah  kerugian  dalam  mesin bensin  adalah  rasio  kompresi  harus direndahkan (agar tidak melewat tekanan kompresi maksimum dan untuk
mencegah knocking
mesin) yang menurunkan efisiensi mesin ketika
beroperasi  pada  tenaga  rendah.  Kerugian ini  tidak  ada  dalam  mesin  diesel  di
Turbocharge yang  dirancang  khusus. Namun,  untuk  operasi  pada  ketinggian, pendapatan tenaga dari sebuah Turbocharger membuat  perbedaan  yang jauh  dengan  keluaran  tenaga  total  dari kedua  jenis  mesin.  Komponen  mesin  ini memiliki tiga bagian penting: roda turbin, roda kompressor dan rumah as.
Roda  turbin  yang  bersudu-sudu  ini berputar  memanfaatkan  tekanan  gas buang  keluar,  kemudian  melalui  as terputarnya  roda  turbin  ini  berputar  pula roda  kompressor  dengan  sudu-sudunya sehingga  memompa  udara  masuk  dalam massa  yang  padat.  Mengingat  komponen ini  sering  berputar  melebihi  80,000 putaran  per  menit  maka  pelumasan  yang baik sangat diperlukan.[2]

## c. MESIN DIESEL
adalah  sejenis  mesin  pembakaran dalam;  lebih  spesifik  lagi,  sebuah  mesin pemicu  kompresi,  dimana  bahan  bakar dinyalakan  oleh  suhu  tinggi  gas  yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi).Ketika udara dikompresi  suhunya  akan  meningkat (seperti dinyatakan oleh Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini untuk proses  pembakaran.  Udara  disedot  ke dalam  ruang  bakar  mesin  diesel  dan dikompresi  oleh  piston  yang  merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi dari mesin bensin.
Beberapa  saat  sebelum  piston  pada posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC (Before  Top  Dead  Center),  bahan  bakar diesel  disuntikkan  ke  ruang  bakar  dalam tekanan  tinggi  melalui  nozzle  supaya bercampur  dengan  udara  panas  yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala  dan  membakar  dengan  cepat. Penyemprotan  bahan  bakar  ke  ruang bakar  mulai  dilakukan  saat  piston mendekati  (sangat  dekat)  TMA  untuk menghindari detonasi.
Penyemprotan  bahan  bakar  yang langsung  ke  ruang  bakar  di  atas  piston dinamakan  injeksi langsung ( direct
injection ) sedangkan penyemprotan bahan  bakar  kedalam  ruang  khusus  yang berhubungan  langsung  dengan  ruang bakar  utama  dimana  piston  berada dinamakan injeksi tidak langsung ( indirect  injection ).  Ledakan  tertutup  ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran  mengembang  dengan  cepat, mendorong piston ke bawah dan menghasilkan  tenaga  linear.  Batang penghubung ( connecting rod )
menyalurkan  gerakan  ini  ke  crankshaft dan  oleh crankshaft tenaga  linear  tadi diubah  menjadi  tenaga  putar.  Tenaga putar  pada  ujung  poros  crankshaft dimanfaatkan untuk
berbagai keperluan[3]. Untuk meningkatkan kemampuan  mesin  diesel,  umumnya ditambahkan komponen : Turbocharger atau supercharger untuk memperbanyak volume udara yang masuk  ruang  bakar  karena  udara  yang masuk  ruang  bakar  didorong  oleh  turbin pada turbo/supercharger.
Intercooler untuk mendinginkan udara  yang  akan  masuk  ruang  bakar. Udara  yang  panas  volumenya  akan mengembang  begitu  juga  sebaliknya, maka  dengan  didinginkan  bertujuan supaya  udara  yang  menempati  ruang bakar bisa lebih banyak.
Mesin diesel sulit untuk hidup pada saat  mesin dalam kondisi dingin. Beberapa  mesin  menggunakan  pemanas elektronik  kecil  yang  disebut  busi menyala  (spark/glow  plug)  di  dalam silinder  untuk  memanaskan  ruang  bakar sebelum penyalaan mesin. Lainnya menggunakan  pemanas  "resistive  grid" dalam "intake manifold" untuk menghangatkan  udara  masuk  sampai mesin  mencapai  suhu  operasi.  Setelah mesin  beroperasi  pembakaran  bahan bakar  dalam  silinder  dengan  efektif memanaskan mesin.

## 3. PERANCANGAN ALAT
Pada  perancangan  ini menggunakan tabel nilai kebenaran OR, nilai kebenaran tabel Or ditampilkan pada tabel 3.

## Tabel 3. Tabel nilai kebenaran OR
Kunci kontak Rangkaian timer Nilai logika Off Off Off Off On On On Off On On On On Setelah  memahami  cara  kerja  dari fungsi IC NE 555, fungsi turbo timer dan cara kerja mesin disel, langkah berikutnya adalah menghubungkan antara rangkaian timer dan mesin disel, disajikan pada gambar 4.
Gambar 4 : Diagram Blok Antara Hubungan Timer Dengan Mesin Diesel
Gambar 5 : Rangkaian Timer NE 555
Pada  gambar  5,  rangkaian  timer yang  digunakan  adalah  yang  jenis one shot  trigger artinya  timer  akan  berfungsi hanya  dengan  memberi  sebuah  sentuhan pada  saklar.  Untuk  menentukan  berapa lama  timer  akan  bekerja  di  tentukan dari rumus :
t1 = 0,693 . ( RA + RB ) . C t2 = 0,693 . (RB ) . C T = t2 + t1
    C RB 2 RA 44 , 1 C RB 2 RA 693 , 0 1 T 1 f     
= 0,693 . ( RA + 2RB ) . C

## 4. HASIL PENGUJIAN
Pada  tabel  4  merupakan  hasil pengujian  dengan  berbagai  nilai  resistor dan  kapasitor  sehingga  didapat  variasi waktu  yang  di  inginkan.  Untuk  aplikasi pada
turbo timer
diputuskan menggunakan  nilai  resistor  R1  sebesar 100  Ohm,  R2  sebesar  100  Ohm  dan  C 470  mikrofarad.  Sehingga  waktu  untuk mematikan  mesin  selama  45  detik. Besaran  waktu  ini  dapat  dirubah  dengan mengganti nilai R1,R2 dan C kapasitor.
Tabel 4. Hasil Pengujian Rangkaian
R1, KΩ R2, KΩ C, µF T, On T, Off D, On D, Off F, Hz 100 47 0.01 0.001 0.000 75.8% 24.2% 742.27 100 47 0.022 0.002 0.001 75.8% 24.2% 337.39 100 100 100 13.860 6.930 66.7% 33.3% 0.05 100 100 220 30.492 15.246 66.7% 33.3% 0.02 100 100 330 45.738 22.869 66.7% 33.3% 0.01 100 100 470 65.142 32.571 66.7% 33.3% 0.01 100 330 1000 297.990 228.690 56.58% 43.42% 0.01 5. KESIMPULAN
a. Kesimpulan
Rangkaian  sudah  bekerja  sesuai dengan  waktu  yang  diinginkan  dengan merubah  nilai  pada  tahanan  pertama, tahanan kedua dan capasitor.
b. Saran Pada penelitian ini hanya
memungkinkan untuk 1 pewaktuan, untuk penelitian  selanjutnya  bisa  di  rancang untuk  multi  sistem  pewaktuan  dengan penambahan rotary switch . Sistem masih mempunyai kekurangan, untuk menyalakan timer harus  men- trigger secara  manual,  akan lebih  baik  jika  dirangkain  dengan  kunci kontak.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. http://en.wikipedia.org/wiki/555_ti mer_IC diakses 28-09-2012
[2]. http://id.wikipedia.org/wiki/Turboch arger/ diakses 27 Juli 2012
http://en.wikipedia.org/wiki/Diesel_
engine diakses 30 September 2012