Reka Bentuk Mesin Simulator

Reka Bentuk Mesin Simulator Pengajaran Kejuruteraan Penyamanan Udara Kenderaan Berasaskan Tekanan Dan Suhu

Ciptaan terbaru ini merupakan simulator mengarah pengajaran berpusatkan pelajar. Pelajar berpeluang sepenuhnya menggunakan pelbagai inteligen yang ada pada dirinya. Simulator ini dipasangkan dengan meter tekanan dan suhu di setiap saluran masuk dan keluar komponen utama sistem iaitu pemampat, pemeluwap, pencaiwap dan juga alat peranti. Pelbagai analisis seperti keupayaan sistem, mampatan haba, nisbah mampatan sistem dapat dianalisis menggunakan komputer dan juga secara manual. Ujikaji lain seperti gangguan terhadap sistem apabila diberikan perubahan tekanan atau kelajuan enjin dapat dianalisis, diagnosis dalam makmal dengan mudah, jelas dan mengambil masa yang singkat. Simulator ini mudah dikendalikan dan tidak terdedah kepada kerosakan. Pelajar boleh mengulangi pada bila-bila masa jika memerlukan kefahaman tambahan seterusnya. Dengan ini, pengajaran akan menjadi lebih efektif dan berkesan.

Makalah oleh: Mohd Salleh Tahar, Jailani Md. Yunus, Noraini Kaprawi dan Khairul Fahmi Ali

PENGENALAN

Kaedah pengajaran dan pembelajaran menggunakan Chalk and Talk dikatakan sudah berlalu. Ini adalah kesan daripada pendidikan yang berteraskan teknologi maklumat dan komunikasi yang sedang melanda pendidikan negara masa kini. Pada dasarnya bukan sahaja bidang pendidikan yang mengalami revolusi dan anjakkan paradigma ini, malah sektor lain juga dijangka mengalami revolusi yang sama pada masa akan datang (Mohd. Arshad, 1997). Era teknologi bidang kejuruteraan mekanikal khususnya bidang teknologi penyamanan udara masa kini, menuntut supaya pelajar sebagai masyarakat yang menjadi generasi peneraju akan datang menguasai sepenuhnya bidang ini dari peringkat pengetahuan lojik hinggalah keaplikasi pembuatannya.

Teknologi penyamanan udara menjadi satu bidang yang sangat penting berdasarkan kepada kedudukan geografi negara dimana purata suhunya ialah 35⁰C serta panas sepanjang tahun. Justeru itu para penyelidik kajian ini merasakan satu Kit sumber TPU 2 iaitu sebuah simulator subjek penyamanan udara perlu dihasilkan bagi tujuan pengajaran dan pembelajaran dalam makmal yang mampu menterjemah dan menjelmakan konsep bagaimana satu kitaran penyamanan udara itu dapat dianalisis dengan lebih mudah. Penggunaan Kit sumber ini akan membantu para pelajar memahami konsep kitaran, perubahan bentuk media, keupayaan system yang dihasilkan begitu juga dengan kesan pembolehubah negatif yang boleh menghalang pencapaian keupayaan sistem sebenar dengan lebih tepat. Oleh itu pendidik perlu kreatif, mahir dan bersedia mengubah peranan mereka daripada menjadi transmitter of knowledge kepada the motivator dan pemudah cara. (Deraman, 1997).

SISTEM YANG DIBANGUNKAN

Sistem simulator yang dibangunkan adalah alat bantu pengajaran dan pembelajaran bidang kejuruteraan mekanikal penyamanan udara kenderaan. Pemasangan meter tekanan dan kaca cerap disetiap saluran masuk dan keluar komponen asas iaitu pemampat, pemeluwap pencairwap dan alat pemeteran membolehkan kesemua bacaan tekanan dan suhu dapat dibaca secara manual, manakala perubahan bentuk bahan pendingin (R) dapat dilihat dengan jelas pada masa dan tempat yang diperlukan. Segala ketidaksetabilan yang berlaku dalam sistem dapat dianalisis dengan mudah. Rekaan baru ini dibangunkan lebih menarik dengan adanya bantuan pemasangan komputer. Ia dapat merakam ketidaksetabilan sistem bilamana perubahan keatas sistem disebabkan oleh perubahan lejangan enjin (RPM) berlaku. Semua bacaan ini direkod dan dapat dianalisis dalam ujikaji makmal. Ia dapat membantu pensyarah, guru dan pelajar diperingkat universiti hinggalah keperingkat sekolah menengah. Ia dapat meningkatkan skil kewarasan konsep dan abstrak dalam pembelajaran bilik kuliah.

LATARBELAKANG REKACIPTA

Idea berkaitan dengan penyamanan udara bermula sebelum wujudnya mesin yang boleh menghasilkan kesan sejuk yang memenuhi kehendak pengguna. Penggunaan penyaman udara di bangunan pertama adalah hasil ciptaan Gorrie (1803-1855). Pada 1830, Gorrie telah mencipta satu mesin membuat air batu di mana udara dialirkan keair batu untuk menyejukkan bilik hospital yang dihuni oleh pesakit malaria dan demam kuning. Ciptaan seterusnya dalam memodenkan lagi penyaman udara telah dicipta pada 1902 oleh jurutera Amerika yang bernama Willis Carrier. Mesin tersebut dinamakan ‘Apparatus for Treating Air’ dan telah dibangunkan untuk Sackett-Wilhelms Lithographing and Publishing Co. di Brooklyn, New York. Lingkaran penyejuk digunakan dalam mesin tersebut untuk menyejukkan udara dan menurunkan kelembapan kapada 55% walaupun mesin ini direka dengan kebolehan yang cukup untuk mendapatkan level kelembapan yang di kehendaki. Selepas ciptaan oleh Carrier, alat penyaman udara mula mendapat permintaan ramai. Ianya mula digunakan dalam bangunan yang melibatkan industri seperti industri kain, hospital, printing plant dan pharmaccutical manufacturers. Alat penyaman udara bagi kegunaan di rumah yang pertama adalah di rumah Charles Gates, anak lelaki kepada seorang kaki judi, John’Bets a Million’ Gates di Minneapolis pada 1914. Walaubagaimanapun, semasa peringkat awal pemasangan, unit alat penyaman udara Carrier terdiri daripada unit yang besar, mahal dan juga merbahaya kerana kesan penggunaan ammonia sebagai bendalir penyejuknya.

Hari ini, penyaman udara dikatakan antara penyebab kepada perubahan yang berlaku di selatan dan juga kepada kita yang sering menggunakan dan menikmati faedah daripada hasil penyejukkan penyaman udara. Kehidupan tanpa penyaman udara boleh dikatakan sebagai kehidupan yang sukar. Permintaan yang semakin meningkat terhadap penyaman udara juga menyebabkan banyak peluang pekerjaan terbuka di pasaran. Hari ini, terdapat banyak pengeluar penyaman udara seperti Hitachi, Carrier, dan sebagainya dimana mereka telah mengupah beribu pekerja seperti juruteknik dan jurutera. Lagipun, penyamanan udara merupakan antara subjek utama yang diajar di sekolah, politeknik dan juga universiti.

Secara normalnya, dalam pengajaran dan pembelajaran subjek penyamanan udara, penyaman udara simulator dan juga system latihan yang merangkumi masalah yang berkaitan dengan penyaman udara direka untuk pelajar dan juga juruteknik. Simulator ialah alatan yang digunakan dalam pengajaran dan pembelajaran asas bagi penyaman udara dan juga cara operasinya disamping turut digunakan dalam meningkatkan kemahiran jururteknik yang telah berpengalaman. Walaubagaimanapun, simulator yang sedia ada kini adalah terlalu ringkas dan tidak disertakan sepenuhnya dengan komponen-komponen utama seperti meter bacaan tekanan dan sebagainya dimana ianya menjadikan proses pengajaran dan pembelajaran menjadi kurang efektif. Ciptaan yang terkini ini menunjukkan aspek-aspek utama yang diperlukan untuk di masukkan ke dalam simulator yang sedia ada. Ciptaan terbaru ini adalah peningkatan dan perkembangan yang baru dalam alatan pengajaran dan pembelajaran penyamanan udara dan ianya boleh mengatasi masalah seperti yang dijelaskan di atas.

Objektif utama ciptaan terbaru ini adalah untuk memperkenalkan satu alatan pengajaran dan pembelajaran baru yang telah dipertingkatkan sebagai sebahagian daripada modul pengajaran untuk matapelajaran penyamanan udara di sekolah, politeknik, kolej komuniti, universiti dan juga institut teknikal yang lain.Ciptaan terbaru ini menyediakan alatan pengajaran dan pembelajaran tambahan untuk membantu dalam sesi pembelajaran dan ianya turut membantu dalam mengurangkan masa pembelajaran di samping menjadikannya lebih efektif. Selain itu, ciptaan terbaru ini juga boleh digunakan sebagai rujukan dan panduan dalam proses pengajaran dan pembelajaran. Rajah 1 menunjukkan kitaran penyamanan udara kenderaan berbantu komputer.

KAEDAH PENGAJARAN DAN PEMBELAJARAN MENGGUNAKAN MESIN SIMULATOR

Pendekatan penyampaiannya adalah pengajaran berpusatkan pelajar.

Ia merupakan alat bantu pengajaran dan pembelajaran yang direka khas untuk pengajaran audio, video dan kinestetik.

Pendekatan pengajaran audio, video dan kinestetik yang dimaksudkan pada b yang melibatkan mesin simulator ini adalah seperti cadangan berikut:

Penerangan : 15%

ii Demonstrasi : 15%

iii Arahan : 5%

iv Buat : 65%

v Penyeliaan dan tunjukcara. : Sepanjang buat

vi Bincang hasil/pembentangan.

d. Pengajaran diperingkat pengajian tinggi termasuklah analisis dan diagnosis.

PENDEKATAN PENGAJARAN FASILITATOR BERBANTUKAN OBJEK

Horizons technology yang sering diungkapkan oleh (Russel, 2000) menekankan bagaimana alat boleh bertindak dan boleh memberi maklumbalas seperti pemikiran manusia. Ia dikenali sebagai kecerdasan pelbagai dan melalui kajian yang dibuatnya ia sangat signifikan dengan kebolehan manusia menjadi pintar bercakap. Satu lagi bidang ialah konsep 3 dimensi yang menterjemah konsep maya ke alam realiti yang boleh dilihat, ditafsir seterusnya dianalisis menjadi kenyataan. Kajian ini cuba untuk memperkenalkan kewujudan subjek yang terdiri daripada objek iaitu sebuah mesin simulator penyamanan udara yang memang disedari, tetapi ia terus dibiarkan kaedah penyampaiannya menggunakan kaedah maya yang amat sukar untuk difahaminya. Subjek yang dimaksudkan ialah Teknologi Sistem penyamanan udara yang merupakan satu subjek yang mengkaji tentang sifat sifat udara, pengembangan dan pengecutan bahan media R 134a yang digunakan begitu juga kesan yang berlaku ke atas perubahan bentuk bahan terhadap keselesaan yang ingin dicapai. Atas kesedaran inilah maka pengkaji cuba membina satu mesin simulator khusus yang berupaya menggabungkan konsep serta menterjemah melalui tiga bahasa iaitu pandang, dengar dan buat yang akhirnya pelajar akan menjadi dirinya hebat.

KEISTIMEWAAN REKACIPTA

Meter tekanan dan suhu dipasangkan disetiap saluran masuk dan keluar komponen utama iaitu pemampat, pemeluwap, pencairwap dan alat peranti. Pemasangan ini menjadi sangat penting kerana bacaan tekanan mahupun suhu yang diperolehi merupakan bacaan sebenar cecair atau wap dalam sistem.

Pemasangan kaca cerap selepas meter tekanan tinggi dan rendah diletakan dalam sistem. Ia dipasang khusus membantu pengguna mengetahui keadaan sebenar bahan media yang digunakan disetiap pot diperlukan.

8 Pemasangan pot saluran tambahan pada saluran bacaan tekanan dan suhu bagi membolehkan tranduser disambungkan ke komputer. Ia merupakan satu satunya keistimewaan simulator ini kerana semua bacaan yang diperolehi boleh diproses menggunakan komputer khususnya bagi mencari nisbah mampatan, keupayaan dan dan juga haba mampatan sistem dengan mudah dan jelas.

Komputer dipasang dan digunakan dalam operasi penyelesaian masalah khususnya yang melibatkan data secara keseluruhan. Dengan menggunakan komputer semua dapatan khususnya dalam ujikaji makmal dapat direkodkan. Bacaan tekanan dan suhu ketika berlakunya perubahan dalam RPM juga dapat direkodkan untuk tujuan ujikaji.

Rajah (P-H) untuk R 134a dan R-12 dipasang dalam sistem simulator ini. Dengan menggunakan rajah P-H semua dapatan khususnya dalam ujikaji makmal dapat direkodkan secara manual. Bacaan tekanan dan suhu ketika berlakunya perubahan bentuk bahan media (R) dapat direkod dan dibuat perbandingannya untuk tujuan pembaikan sistem. .

Padel minyak dipasangkan dalam sistem simulator ini. Oleh kerana simulator ini merupakan sistem penyamanan Udara kenderaan, maka pelarasan kelajuan kenderaan sangat bergantung kepada bagaimana padel minyak ini dikendalikan. Kestabilan sistem penyamanan udara adalah banyak bergantung kepada bagaimana pelarasan ini dilakukan.

Meter putaran anjakan piston (RPM) dipasang dalam sistem simulator ini. Semakin tinggi tekanan minyak melalui padel dikenakan semakin tinggilah RPM enjin berjalan. Ketidakstabilan dalam mengendalikan RPM ini banyak mempengaruhi kestabilan sistem penyamanan udara yang digunakan. Suasana ini dapat direkod dan diterjemahkan dengan menganalisis dan membuat diagnosis mudah dengan adanya pemasangan bacaan data logger menggunakan komputer mahupun menggunakan rajah P-P secara manual.

Pemasangan meter petunjuk servis. Ia merupakan sebuah meter yang dicipta sendiri oleh pengkaji bagi melihat apakah bentuk tekanan dalam sistem pada suatu ketika, dimana petunjuk dapat memberikan maklumat kepada pengguna bahawa sistem penyamanan udara kenderaan yang diguna perlu untuk servis.

Pemasangan ½ penutup pemeluwap. Ia sengaja di lakukan untuk tujuan ujikaji sistem. Apabila permukaan pemeluwap ditutup separuh permukaan tekanan dan suhu sistem menjadi tidak setabil. Ketidakstabilan in direkod dan dianalisis untuk dicari perbandingan dan dikaitkan dengan pengunaan sebenar penyamanan udara kenderaan di luar.

x. Injin sebenar. Sistem TPU 2 menggunakan injin sebenar dengan kadasiti 1000 cc. Ia bagi menggerakan sistem penyamanan udara yang direka khas seperti dalam i.

xi. Meter petunjuk servis. Pemasangan meter petunjuk servis berasaskan tekanan dan suhu,Meter petunjuk servis ini adalah rekaan pertama dibangunkan samada untuk tujuan pengajaran mahupun perdagangan. Ia berasaskan tekanan tinggi yang berlaku dalam sistem. Apabila aras tekanan tertentu atau tekanan melampau berlaku keatas sistem. Meter petunjuk servis akan memberi petunjuk kepada pengguna supaya sistem pada ketika itu perlu dihantar untuk servis.

RUMUSAN

Berasaskan kepada kesukaran menterjemah konsep pertukaran bentuk bahan media R (refrigerant) dari cecair ke gas dan begitu juga sebaliknya, penyelidik bersungguh-sungguh mencipta sebuah mesin simulator terbaik yang meletakkan alat kaca cerap yang boleh membantu pensyarah dan pelajar melihat pertukaran sebenar bentuk bahan R (refrigerant) dalam sistem. Hasil penglihatan ini dapat diterjemah fungsinya iaitu penyerapan haba padu yang sangat kritikal digunapakai pada komponen pencairwap begitu juga tempat lain mengikut kepentingan. Pemasangan pemeteran tekanan suhu di semua tempat keluaran dan masukan komponen asas sistem, membolehkan bacaan tulen mendapatkan mampatan haba, kapasiti sistem dan juga nisbah mampatan sistem diketahui. Pemasangan data logger digital membolehkan bacaan bagi memplot rajah P-H dibaca melalui komputer. Selain dari itu bacaan yang dicatat melalui komputer dapar melihat perilaku sistem semasa enjin kereta dalam keadaan berbeza-beza kelajuan enjin perminit (RPM) bagi memudahkan pembelajaran konsep ini difahami. Dengan justifikasi di atas, mesin simulator ini mampu memperlihatkan perilaku yang berlaku dalam sistem pada bila-bila masa diperlukan. Ia adalah simulator yang sangat memberi faedah kepada pensyarah dan pelajar di universiti, politeknik, kolej komuniti, sekolah menengah teknik dan juga mana-mana institut pendidikan teknikal swasta yang berkaitan.