Profesor robert kearns adalah tokoh dibalik inovasi wiper mobil yang dipakai sekarang. Tahukah kalian, wiper ini dikembangkan terinspirasi oleh mata manusia. Jadi seperti apa kejeniusan dari profesor robert ini ? mari kita bahas.
Wiper
sendiri sebenarnya sudah ditemukan sejak awal seribu sembilan ratusan. Sebuah
motor listrik, akan dihubungkan dengan roda gigi cacing. Mekanisme ini,
digunakan untuk membelokan poros putaran, dan menambah torsi. Lalu dihubungkan
dengan tautan empat link. Ini akan membuat lengan wiper bergerak bolak-balik.
Sehingga,
lengan wiper ini bisa membasuh air yang menempel pada kaca mobil. Tapi
ternyata, desain seperti ini menimbulkan masalah lain.
Inilah yang
disadari oleh profesor robert. Suatu hari ia sedang mengemudi dalam kondisi
hujan ringan. Sehingga ia menyalakan wiper. Gerakan wiper yang terus menerus,
ternyata mengganggu pandangan pengemudi.
Lalu ia
teringat dengan mata manusia, yang berkedip. tapi kedipan tersebut tidak
mengganggu pandangan kita. Ternyata, alasan dibalik kediapan mata tidak
menggaggu pandangan, adalah karena kedipan mata berlangsung secara terputus
alias tidak konstan.
Mata akan
berkedip sesekali saja. Sehingga ini tidak mengganggu pandangan kita. Hal ini
diterapkan pada wiper mobil, sehingga terciptalah intermitent wiper.
Intermitent
wiper sendiri, adalah mekanisme wiper yang bisa menyeka kaca mobil sesekali
saja saat hujan ringan. Tidak Cuma itu, durasi gerakan wiper, juga bisa diatur
berdasarkan kondisi hujan. Jadi, saat hujan lebat, wiper tetap bisa bergerak
secara terus menerus.
Desain ini,
merupakan terobosan besar dalam industri otomotif. Sampai-sampai, desain ini di
duplikasi oleh perusahaan otomotif besar saat itu, seperti ford dan krisler. Sehingga
profesor robert harus berjibaku untuk melindungi penemuannya tersebut.
Sekarang
pertanyaannya, bagaimana mekanisme untuk membuat lengan wiper bergerak sesekali
saja ?
Inilah
kejeniusan lain dari profesor robert. Di tahun 1960-an, dia merangkai sebuah
sirkuit elektronik sederhana, untuk membuat wiper ini mampu menyeka sesekali
saja. Inilah awal dari perkembangan wiper intermiten yang dipakai di era
sekarang.
Untuk
memahami rangkaian ini dengan lebih mudah, simak animasi berikut.
Jadi
komponen utama dalam rangkaian ini, adalah transistor. Transistor, dipakai
sebagai saklar elektronik untuk memutuskan dan menyambungkan arus ke motor
wiper, sehingga motor wiper bisa bekerja secara intermiten.
Transistor
yang dipakai disini, adalah transistor PNP. Ketika kaki basis terhubung ke
ground, maka emitor dan kolektor akan terhubung. Dan ini akan menghubungkan
arus dari baterai ke motor wiper. Sehingga wiper bergerak.
Untuk
membuatnya berhenti, maka kita beri saklar dua arah pada jalur basis. Saklar
ini punya satu input, dan dua output. Input berasal dari kaki basis transistor.
Sementara outputnya, satu ke ground, dan satunya ke terminal positif baterai.
Saat posisi
saklar off, input saklar terhubung ke output satu yaitu ke ground. Tapi saat
saklar ditekan, input akan terhubung ke output dua, yaitu terminal positif.
Lalu bagaimana cara untuk mengoperasikan saklar ini ?
Pada poros
motor wiper, ada sebuah cam yang dapat menekan saklar ini. Jadi, dalam posisi
saklar off transistor terhubung. Sehingga motor wiper berputar. Saat cam
menekan saklar, itu akan menghubungkan kaki basis, dengan terminal positif.
Ini, akan menonaktifkan transistor. Sehingga motor wiper mati.
Lalu
bagaimana cara menghidupkannya lagi ?
Ini yang
rumit pada rangkaian wiper. Jadi rangkaian wiper intermiten tidak hanya seperti
ini. Kita perlu menambahkan kapasitor pada jalur basis, dan mencabangkan jalur
basis ini langsung ke ground dengan penghalang sebuah resistor.
Jadi,
karena ada penambahan komponen pada rangkaian wiper ini, maka aliran listriknya
juga berubah. Dalam posisi off, arus dari basis tercabang ke dua arah. Satu,
langsung ke ground melalui resistor. Ini akan membuat transistor akitif, karena
kaki basisnya terhubung ke ground. Sehingga motor wiper menyala.
Dan output
kedua, arus dari basis juga mengalir ke saklar menuju ke output satu ground,
melewati kapasitor ini. Karena kapasitor dilewati arus, maka akan terjadi
pengisian daya pada kapasitor.
Ketika cam menekan
saklar, kaki basis masih terhubung ke ground karena jalurnya tidak lewat
saklar. Melainkan langsung ke ground melalui resistor ini. Tapi, jalur
kapasitor ini akan ganti terhubung ke output dua, terminal positif.
Lalu apa
yang terjadi ? ini akan memicu pengosongan daya pada kapasitor. Pengosongan
daya adalah kapasitor mengeluarkan arus yang sebelumnya terisi. Arah pengosongan
arus kapasitor, adalah dari terminal positif kapasitor, ke ground.
Ini akan
mensuplai arus listrik ke kaki basis. Sehingga tegangan di kaki basis lebih
tinggi daripada tegangan di kaki kolektor. Ini, akan membuat arus dari jalur
basis, berbalik ke arah transistor. Dengan kata lain, ini akan memutus basis ke
ground. Sehingga transistor terputus. Dan motor wiper berhenti beroperasi.
Pengosongan
kapasitor ini, akan berlangsung hingga daya didalam kapasitor habis. Ketika
kapasitor ini sudah kosong, maka tegangan di kaki basis kembali lebih rendah
dari kolektor. Sehingga, ini akan kembali menghubungkan basis dengan ground
melalui jalur resistor. Sehingga transistor kembali terhubung, dan motor wiper
bisa aktif lagi. Karena motor wiper muter, maka saklar jadi off. Sehingga
terjadi pengisian lagi pada kapasitor.
Dan siklus
ini berlangsung selama wiper dinyalakan. Jadi intinya, jeda pada wiper dipengaruhi oleh lamanya
pengosongan arus pada kapasitor. Dan lamanya pengosongan arus ini, juga
dipengaruhi oleh nilai resistor ini. Jadi jika resistor punya hambatan besar,
maka pengosongan arus jadi lebih lama, yang berakibat pada jeda wiper yang
lebih lama juga.
Ini,
dimanfaatkan untuk memperoleh jeda wiper yang bervariasi. Dengan menggunakan
variabel resistor, kita bisa memilih hambatan besar untuk jeda yang lebih lama,
dan hambatan kecil untuk jeda yang lebih cepat.
Lalu
bagaimana saat hujan lebat ? wiper kan harus bergerak terus ?
Ternyata
ini cukup simpel. Saat hujan lebat, lebih banyak air di kaca mobil. Ini akan
mengurangi gaya gesek saat wiper menyeka kaca. Ketika wiper bergerak kebawah, ada
gaya sentrifugal pada lengan wiper, yang mendorong kebawah. Gaya sentrifugal
ini, akan memicu motor wiper untuk bergerak saat kem menekan saklar.
Jadi dengan
kata lain, setelah kem menekan saklar, kem masih bisa muter sehingga langsung
melepas saklar. Inilah yang membuat wiper bisa gerak terus menerus saat hujan.
Untuk skema
wiper yang dipakai sekarang, sudah lebij canggih lagi. Karena sudah menggunakan
aisi kontroler untuk mengatur jeda wiper. Jadi, tidak ada lagi kem seperti ini.
Aisi akan mengatur durasi arus ke motor wiper.
Itulah awal
mula inovasi wiper mobil, yang ternyata terinsiprasi dari mata manusia. Semoga menambah
wawasan kita semua.