Bridgestone Kembangkan Sensor Ban Canggih. Cocok Buat Riset MotoGP

 

Assalamu’alaikum wa rochmatullohi wa barokatuh

Semoga Allah senantiasa menganugerahi kita semua keselamatan dan kesejahteraan di manapu kita berada, aamiin.

Salah satu factor yang paling menentukan kemenangan seorang pembalap adalah ketepatan dalam “pemilihan” di awal balapan dan “pengelolaan” ban saat balapan. Kedua aktifitas tersebut erat kaitannya dengan usaha mendapatkan performa optimal ban, mulai dari awal start sampai finish.

Pemilihan ban menjadi sesuatu yang bersifat gambling. Karena terkait erat dengan suhu aspal yang sangat ditentukan oleh cuaca yang kadang sulit ditebak. Ban yang disediakan adalah tipe kering (dry) dan basah (wet) dengan pilihan kompon keras (hard), sedang (medium) dan lunak (soft) serta sangat lunak (extra soft). Jadi saat ingin memilih ban tipe dan kompon apa yang ingin digunakan, kemampuan memprediksi cuaca sangatlah menentukan ketepatannya.

Sedangkan ketika balapan dilaksanakan ban yang sudah terpasang harus mampu dioptimalkan penggunaannya oleh pembalap. Karakter ban dapat ditentuka oleh beberapa variabel berikut :

Tekanan

Ban harus mempertahankan tekanan yang direkomendasikan oleh pabrikan, baik untuk memastikan keamanan pengendara maupun untuk menawarkan kinerja terbaik. Peraturan tahun 2019 menetapkan bahwa semua roda harus dilengkapi dengan sensor. Ini memastikan tekanan dipertahankan dalam batas yang diizinkan (biasanya, 2 bar untuk depan dan 1,8 bar untuk ban belakang). Tekanan ban yang rendah menghasilkan kontak yang lebih besar dengan aspal tetapi merusak stabilitas sepeda motor dan dapat membuat suhu meningkat secara berlebihan. Di sisi lain, tekanan yang sangat tinggi dapat mengurangi cengkeraman ban.

Suhu

Agar ban balap menghasilkan kinerja optimal, ia harus mencapai suhu yang cukup tinggi yang meningkatkan kelengketannya (grip) terhadap aspal. Tahun ini michelin menetapkan bahwa ban harus disimpan di dalam kotak pemanas selama setidaknya satu jam, untuk mencapai suhu 90 ° C sebelum motor dibawa ke trek balapan. Terkadang juga merekomendasikan memanaskan ban hingga dua jam pada beberapa kondisi tertentu. Temperatur balap ideal untuk ban depan adalah sekitar 100 ° C, sedangkan untuk ban belakang direkomendasikan 120 ° C.

Gaya Tekan

Ban balap terbuat dari karet yang bekerja pada suhu yang sangat tinggi. Ban berputar sebagai perantara motor dengan bobot 150 kilogram dan aspal. Dengan demikian, ban harus tahan terhadap kekuatan yang cukup besar. Selama akselerasi menyusuri jalan lurus, ban belakang menerima gaya lebih dari 2200 Newton. Dan saat dilakukan pengereman yang kuat (hard braking), ban depan menerima gaya lebih dari 2500 Newton. Ketika motor dalam kondisi berbelok (cornering) ban memerima gaya lateral lebih dari  2000 Newton. Agar mudah membayangkannya gaya 2000 Newton itu seperti menahan bobot 200 kg sesuai dengan arah gaya tersebut diterapkan.

Permukaan kontak

Salah satu yang paling menakjubkan adalah bahwa permukaan kontak ban dengan aspal kira-kira seukuran dengan koin dua euro. Selain mendukung sepeda motor di atas lintasan, roda (terutama yang di depan) berfungsi sebagai sensor bagi pengendara. Dari perasaan yang mereka dapatkan dari ban karet, pengendara dapat mengetahui kondisi aspal saat ini dan apakah ada cukup grip untuk berputar. Semua informasi ini dikumpulkan dari permukaan kecil ini seukuran koin tersbut.

 

Memilih ban yang tepat untuk balapan seringkali merupakan kunci kemenangan. Tidak ada kecelakaan ban dianggap sebagai salah satu elemen paling penting dari olahraga. Ketika balapan sudah berlangsung, 4 variabel ban yang disebutkan di atas akan mengalami perubahan. Di mulai dari kondisi pemanasan (awal balapan), performa optimal (pertengahan balapan) dan degradasi (penurunan) fungsi ketika menjelang akhir balapan [sumber : boxrepsol].

Pembalap secara kasar mampu memperkirakan kondisi ban berdasarkan “feel” yang diterimanya melalui setir di tangan. Akan tetapi hal ini tidaklah cukup untum memberikan masukan bagi pengontrolan yang optimal. Oleh karena itu diperlukan alat ukur (sensor) yang presisi untuk memberikan informasi yang lebih tepat mengenai kondisi ban.

Sensor yang diterapkan sebelumnya adalah dengan menggunakan sensor suhu inframerah. Sensor ini ditempatkan pada spakbor baik di depan maupun di belakang. Yang mana pada saat balapan dan ban berputar sensor ini akan menyapu seluruh permukaan ban yang dibagi menjadi 3 bagian, sisi kanan, tengah dan sisi kiri.

Sayangnya informasi yang didapatkan hanya pada suhu permukaan ban saja. Mengenai tekanan udara dalam ban, gaya yang bekerja pada permuaakn ban dan besarnya patch (permukaan kontak) antara ban dan aspal tidak diketahui. Visualisasi suhu permukaan ban hasil pengolahan informasi dari sensor temperatur infra merah seperti gambar berikut.

Untuk melengkapi informasi mengenai ban saat balapan, dikembangkanlah sensor yang lebih lengkap. Yaitu sensor yang mampu mengukur suhu ban sekaligus tekanannya. Karena memang sesuai dengan hukum kekalan gas, kenaikan suhu akan meningkatkan tekanan udara dalam ban. Otomatis kenaikan tekanan ban juga akan mempengaruhi besarnya permukaan kontak antara permukaan ban dengan aspal. Oleh karena itu mengetahui besarnya tekanan udara dalam ban menjadi cukup penting.

Sensor jenis ini sudah banyak dipakai oleh tim motogp. Karena sensor diletakkan pada roda (menyatu dengan pentil), maka ia bergerak seiring pergerakan roda. Oleh karena itu pengiriman informasinya mengandalkan sistem komunikasi wireless bluetooth. Penempatan sensor di bagian dalam velk seperti gambar berikut

Sensor suhu ban akan mengukur suhu ban dengan membaginya menjadi beberapa bagian. Untuh motogp dengan ban yang tidak terlalu besar, bagian ban yang diukur ada 5 bagian. Informasi dari masing-masing bagian dibawa oleh kanal tersendiri, sehingga informasinya menjadi lebih presisi (akurat).

Kemampuan mengukur suhu mulai dari 0°C  sampai 200 °C. Denga kemampuaan memantau maksimal lebar sudut 120°, yang dibagai dalam 5 titik pengukuran suhu ban (T1 sampai T5), dengan akurasi mencapai ±3°C. Sedangkan pengukuran tekanan ban dari 1.3 bar sampai dengan 3.2 bar, dengan akurasi 0.2%, mampu memberikan kompensasi sendiri di atas range suhu pengukurannya.

Dan pada bagian luar dari pentilnya dipasanglah perangkan pemancar wireless. Dengan modulation FM (FSK) encoded serial data, pada frequency 433.920MHz, dengan kecepatan transfer data 71kbps. Jarak jangkau transmisi maksimum  5m, yang mana setiap sensor mentransmisikan nomer serial yang unik, dengan data terenkripsi. Daya sensor dan transmiter disuplai oleh batere internal tipe lithium thionyl chloride dengan tegangan 2.8 – 3.6 V [sumber : mclaren].

Sumber : techbyblu

Akan tetapi sensor ini pun masih punya kekurangan, yaitu tidak mampu memberikan informasi tentang luasnya permukaan kontak antara ban dan aspal, beban ban dan tingkat keausan ban. Oleh karena itu bridgestone pengembangan teknologi yang mampu memperkirakan beban gandar roda dan kondisi keausan ban dengan menggunakan sensor yang baru dikembangkan yang terpasang di dalam ban yang mengukur perubahan ketegangan yang terjadi ketika ban melakukan kontak dengan jalan saat bergerak. Teknologi ini unik untuk Bridgestone dan yang pertama dari jenisnya di dunia.

Teknologi ini dinamai Smart Strain Sensor yang menggabungkan teknologi sensor dan Internet of Things (IoT) generasi baru. Selain melacak tekanan dan suhu inflasi ban, Smart Strain Sensor dapat mengukur perubahan dinamis pada regangan yang terjadi saat ban yang digunakan. Algoritme khusus diterapkan untuk mengubah data yang dikumpulkan oleh Smart Strain Sensor menjadi informasi muatan dan keausan ban, yang kemudian dikumpulkan dan dikirim ke receiver atau ke cloud.

Teknologi pengindera yang dirilis Bridgestone sebelumnya melakukan pengukuran berdasarkan sensor accelerometer, yang membutuhkan sejumlah kecepatan tertentu untuk memperoleh data. Teknologi Smart Strain Sensor baru, bagaimanapun, mengukur ketegangan, yang tidak tergantung pada kecepatan. Dengan demikian, teknologi baru ini mampu memperoleh data yang sangat andal bahkan pada kecepatan rendah [sumber : motoroids].

Awalnya teknologi ini dikembangkan untuk kendaraan otonom (tanpa sopir/driver). Melengkapi ban dengan Smart Strain Sensor memungkinkan manajer kendaraan memantau informasi dari jarak jauh seperti tekanan udara ban, serta metrik yang berkaitan dengan pemuatan dan keausan secara real-time. Dengan memantau ban dan memprediksi masalah perawatan sebelum terjadi, Bridgestone mengharapkan teknologi ini untuk berkontribusi pada peningkatan keselamatan dan produktivitas untuk armada, serta mobil otonom di masa depan.

Akan tetapi melihat kemampuannya mengukur perubahan dinamis pada kontur ban bagian dalam, maka dengan algoritma tertentu dapat menjadi informasi penting untuk mengetahui luas bidang kontak, gaya yang bekerja pada ban dan tingkat keausan dari ban. Kombinasi dengan sensor sebelumnya (sensor suhu dan tekanan dalam ban), dapat memberikan informasi yang lebih lengkap mengenai kondisi ban secara real-time. Sehingga pengontrolan yang dilakukan pun mampu memberikan respon yang lebih cepat dan lebih akurat.

Apabila informasi tentang ban ini dikombinasikan dengan informasi lainnya dari bagian motor seperti posisi (imu), sensor torsi, sensor kecepatan dan lain-lain, maka ecu akan mampu meberikan sinyal kepada engine dengan lebih akurat. Sehingga kemungkinan terjadinya slide baik ban belakang (highside) maupun ban depan (lowside) dapat lebih diminimalisir. Dan pembalap serta tim dapat terhidar dari kerugian besar berupa cidera dan kerusakan motor.

Mohon maaf jika ada salah dan kurangnya. Semoag bermanfaat wassalamu’alaikum wa rochmatullohi wa barokatuh.

Untuk melengkapi tambahan informasi mengenai perkembangan teknologi di motogp, bisa dibaca beberapa artikel lainnya yaitu :

• Teknologi-racing-suit-pembalap-motogp
• Teknologi electric-motogp
• Beberapa-teknologi-penting-di-motogp-2018-sensor-torsi
• Teknologi-di-motogp-serat-karbon-untuk-penguat-frame
• Teknologi-5g-mengancam-balapan-termasuk-motogp
• Hubungan-antara-hrc-dengan-pengembangan-robot-asimo
• Data-telemetri-saat-loric-baz-crash-pada-kecepatan-290-kpj
• Hesd-terlarang-digunakan-di-motogp-boleh-digunakan-honda-saat-tes-di-valencia