Mekatronika

MEKATRONIKA

 

Pendahuluan:

Istilah mekatronika pada awalnya diperkenalkan di Jepang oleh Yaskawa Electronic Corp. pada awal 1970-an yang kemudian di kenal luas hingga Eropa & Amerika Serikat. Istilah ini merupakan gabungan dari kata “Mechanical” dan “Electronics”. Terdapat banyak definisi yang dapat menerangkan definisi mekatronika. Antara lain, “The synergistic use of precision engineering, control theory, computer science, and sensor and actuator technology to design improved product and processes” (ME Magazine). Dari pengertian tersebut maka dicoba disusun pengertian dari mekatronika yaitu integrasi dari system mekanik dan elektronik yang dikendalikan dengan computer dan di manfaatkan pada produk maupun proses produksi.

Saat ini pengendalian system mekanik hampir seluruhnya di lakukan menggunakan system kendali elektronik dan sebagian besar diantaranya menggunakan computer. Contohnya adalah mesin mobil. Saat ini banyak sekali sensor yang terlibat pada system pembakaran mobil. Yaitu di antaranya sensor kecepatan dan posisi poros engkol, sensor temperatur dan bahan bakar, dan sensor pada pedal gas. Pada mobil juga terdapat berbagai system lain yang saat ini menerapkan system mekatronika, yaitu system transmisi automatis, system suspense aktif, system anti-lock braking, system pengkondisi udara, serta display kecepatan, putaran mesin, dan level bahan bakar.

Selain pada kendaraan bermotor, mekatronika juga di terapkan pada berbagai hal. Antara lain

  • Perancangan sensor/transduser
  • Peralatan rumah tangga dan perkantoran
  • Dunia penerbangan
  • Peralatan medis
  • Dsb

 

Bab II RANGKAIAN DASAR ELEKTRONIKA

        Setiap zat mempunyai komponen dasar yang disebut dengan atom. Model atom yang di akui dunia saat ini adalah model atom Bohr. Atom terdiri dari inti atom yang didalamnya terdapat proton bermuatan positif dan neutron bermuatan netral serta dikelilingi electron yang bermuatan negative.

        Suatu atom dikatakan bermuatan netral jika memiliki jumlah electron dan proton yang sama. Satuan muatan listrik adalah Coulomb (C).

    1. Tegangan dan Arus:

Arus Listrik dan Arus Elektron

Electron yang berpindah menghasilkan aliran yang disebut sebagai arus listrik. Pada dasarnya arus (I) adalah banyaknya muatan listrik (q) yang berpindah per satuan waktu(t). ato dapat di tuliskan I = 12dqdt’>.

Satuan dari arus adalah ampere (A). arus diukur dengan amperemeter yang di hubungkan secara seri pada rangkaian. Arus listrik mengalir dari terminal positif ke terminal negatif.

pengukuran Arus

 Besaran yang menyatakan perbedaan potensial medan elektrik disebut tegangan dengan satuan yang digunakan adalah volt (V). tegangan di ukur dengan menggunakan voltmeter dengan dihubungkan secara pararel dengan rangkaian. Perbedaan level tegangan listrik akan menimbulkan ketidak seimbangan muatan listrik yang memungkinkan electron untuk mengalir jika terdapat konduktifitas.

Pengukuran tegangan

Hubungan tegangan dan arusPerbedaan tegangan merupakan selisih dari tegangan pada dua titik. Jika tegangan merujuk pada satu titik yang dimaksud adalah selisih tegangan titik tersebut dengan suatu tegangan referensi 0 Volt. Tegangan referensi bisa berada pada titik manapun. Namun untuk memudahkan pengukuran, biasanya terdapat pada tegangan negative catu daya.

Tegangan referensi

Tegangan dan arus memiliki karakteristik yang berbeda pada rangkaian seri dan pararel. Pada rangkaian seri, nilai tegangan merupakan penjumlahan dari tegangan komponen – komponen yang terdapat pada rangkaian sedangkan nilai arus konstan sepanjang rangkaian. Pada rangkaian pararel nilai tegangan akan sama pada masing-masing cabang sedangkan nilai arus merukapan penjumlahan dari nilai arus masing-masing cabang.

Arus listrik dibagi menjadi dua jenis. Yaitu AC (Alternating Current)dan DC (Direct Current). Istilah AC dan DC tidak hanya digunakan pada arus saja namun dapat juga digunakan pada tegangan atau sinyal elektrik lain. Sinyal AC adalah sinyal bolak – balik, yaitu suatu saat bernilai positif dan saat lain bernilai negative.

Sinyal AC

Sinyal DC adalah sinyal yang selalu bernilai positif, walaupun nilainya dapat berubah – ubah. Rangkaian elektronik memerlukan catu daya yang dapat memberikan tegangan yang stabil, seperti aki dan batrai.

Sinyal DC Bervariasi, riak, stabil

 

RESISTOR

Resistor adalah komponen yang memiliki sifat resistansi. Komponen ini mengubah energi listrik menjadi panas. Satuan resistansi adalah ohm (Ω). Pada rangkaian listrik resistor yang digunakan bervariasi nilainya antara 0.1 Ω hingga 10 M Ω. Karakteristik ideal dari suatu resistor dapat diterangkan dengan hokum ohm yang menyatakan hubungan tegangan (V), resistansi (R), dan arus (I) sebagai berikut V = I x R.

Untuk menyatakan nilai resistansi dari suatu resistor, digunakan kode warna gelang resistor. Selain nilai resistansi resistor juga dibedakan berdasarkan daya maksimalnya misalnya 0.25 watt, 0.5 watt, 2 watt, dan 5 watt.

Nilai resistansi dari suatu rangkaian seri resistor merupakan penjumlahan dari masing – masing nilai resistor. Sedangkan nilai resistansi resistor yang dihubungan secara pararel akan lebih rendah daripada masing – masing nilai resistor.

Rseri = ∑R

                                                Rpararel =  +  +

Selain resistor dengan nilai resistansi tetap, terdapat juga resistor variable. Resistor variable adalah resistor yang dapat diatur nilai resistansinya dengan menggunakan sekrup, knop, dan slider dan sering disebut juga sebagai potensiometer. Selain potensiometer, terdapat juga resistor variable lain yang disebut preset atau trimmer potensiometer (trimpot). Pada suatu rangkaian elektronika, resistor memiliki berbagai macam fungsi namun, yang paling sering adalah digunakan sebagai pembatas arus, pembagi tegangan, dan pengukuran arus. Meskipun arus dapat diukur secara langsung namun cara paling mudah untuk mengukurnya adalah dengan mengukur selisih tegangan pada suatu resistor.


 

KAPASITOR

                Kapasitor adalah komponen yang menyimpan muatan listrik. Besaran yang menunjukkan nilai kapasitor disebut kapasintasi. Satuan kapasintasi adalah farad (f). besarnya arus pada kapasitor sebanding dengan laju perubahan tegangan.

                                                I = C

                Pada rangkaian kapasitor digunakan untuk:

  • Menghilangkan riak arus pada catudaya
  • Piranti penunda
  • Sebagai filter karena dapat meneruskan arus AC namun menahan arus DC
  • Melakukan integrasi ataupun diferensial sinyal berulang

Secara umum kapasitor terbagi 2 yaitu kapasitor polarisasi dan kapasitor non-polarisasi. Kapasitor polarisasi mempunyai kaki positif dan negative serta memiliki nilai kapasitansi di atas 1 mikrofarad. kapasitor non-polarisasi mempunyai nilai kapasitansi hingga 1 mikrofarad. Kapasitor yang dihubungkan secara seri memiliki nilai kapasitansi yang lebih rendah daripada nilai masing – masing kapasitor. Sedangkan jika dihubungkan secara pararel memiliki nilai kapasitansi penjumlahan dari nilai masing – masing resistor.

                C pararel = ∑C

                                                                C seri  =  +  +

INDUKTOR

                Inductor adalah komponen yang menyimpan energy dalam bentuk medan magnet. Biasanya berbentuk kumparan dengan inti udara, besi, atau ferrit. Contoh inductor adalah solenoid dan kumparan motor. Satuan induktansi adalah Henry (H). hubungan antara tegangan dan arus untuk inductor adalah

V = L

Persamaan diatas menunjukkan karakteristik inductor yaitu arus tidak dapat berubah dalam waktu yang singkat karena merupakan integral dari tegangan.

HUKUM KIRCHOFF

                Hokum ini digunakan untuk menganalisis besarnya tegangan dan arus dalam suatu rangkaian. Terdapat 2 bagian yaitu hokum tegangan kirchoff dan hokum arus kirchoff. Hokum tegangan khircoff menyatakan bahwa penjumlahan tegangan pada suatu lintasan / lup tertutup adalah nol.

Hukum  arus kirchoff yang menyatakan bahwa penjumlahan arus pada suatu titik adalah nol.

 

Bab III SEMIKONDUKTOR

Terdapat dua jenis material berdasarkan kemampuannya mengalirkan arus listrik. Material yang mudah mengalirkan arus listrik disebut sebagai konduktor, sedangkan material yang sulit untuk meneruskan arus listrik disebut sebagai isolator.

Di antara kedua jenis material tersebut, terdapat material yang mempunyai karakteristik di antara konduktor dan isolator, yang disebut semikonduktor. Material Kristal yang terbuat dari silicon murni atau germanium murni disebut sebagai material semikonduktor intrinsic.

Arus listrik terjadi akibat perpindahan elektron. Elektron yang pindah akan meninggalkan hole yang akan diisi oleh elektron dari atom tetangga. Proses ini berlangsung berantai secara terus menerus, sehingga arus listrik sering dianggap aliran hole, yang arahnya berlawanan dengan aliran electron.

Sifat material semikonduktor intrinsic dapat berubah secara signifikan dengan cara menyisipkan sejumlah kecil atom lain (dopan) ke lapisan Kristal semikonduktor. Material semikonduktor yang mempunyai kelebihan 1 elektron disebut sebagai tipe N karena bermuatan negative. Dopan penyumbang electron ini disebut donor. Sedangkan material semikonduktor yang mempunyai 1 hole didalamnya disebut sebagai tipe P karena bermuatan positif. Dopan pembentuk tipe P disebut akseptor.

Dioda

Dioda adalah komponen paling sederhana yang terbuat dari bahan semikonduktor. Kebanyakan jenis material yang digunakan untuk pembuatan dioda adalah silicon. Pada dasarnya dioda adalah hubungan dari material tipe P dan tipe N. Hubungan PN ini hanya dapat meneruskan arus jika diberi tegangan bias maju. Jika hubungan dengan catu daya dibalik (bias mundur) maka dioda tidak dapat mengalirkan arus. Karakteristik hubungan PN ini menyebabkan dioda digunakan sebagai penyearah arus. Dioda hanya dapat mengalirkan arus searah, dan tidak pada arah sebaliknya.

Dioda tidak akan mengalirkan arus untuk tegangan bias maju di bawah 0 V. Jika tegangan yang diberikan antara 0 – 0,7 V maka akan terjadi sedikit pertambahan arus yang ,mengalir pada dioda. Jika tegangan lebih dari 0,7 maka akan terjadi pertambahan arus secara mendadak.

Pada saat diberi tegangan bias maju, dioda ideal mempunyai resistansi nol dan saat diberi tegangan mundur mempunya resistansi tak terhingga. Jika diberi tegangan bias mundur dioda tidak mengalirkan arus hingga tegangan mencapai nilai tertentu yang disebut breakdown voltage. Jika tegangan melampaui breakdown voltage maka dioda akan rusak dan akan ada arus yang mengalir (bocor). Besarnya breakdown voltage bergantung pada jenis dioda.

Fungsi utama dioda adalah penyerah arus dari arus AC menjadi arus DC. Selain itu dioda juga digunakan sebagai pengaman dari beban induktif, seperti solenoid, relay, ataupun motor listrik.

 Transistor Bipolar

Bipolar junction transistor atau bjt atau sering disebut transistor yaitu penemuan yang membuka jalan dalam pengembangan bidang elektronika,rangkaian terpadu dan digital yang telah mempengaruhi semua bidang kehidupan manusia .

Berbeda dengna diode,transistor terbagi dalam 3 bagian adalah kolektor,emitor dan basis.  dan terdapat 2 jenis transistor yaitu pnp dan npn.dilihat dari karakteristiknya transistor dikatakan berfungsi sebagai penguat arus atau lebih tepatnya dikatakan pengendali arus ,yaitu arus kecil dapat mengendalikan arus yang besar.

Hubungan antara arus dan tegangan pada transistor adalah

                                iE  = iC + iB

                                iC =  hFEiB

                                VBE = VB – VE

                                VCE  = VC – VE

hFE, atau sering kali dituliskan sebagai β,adalah factor penguat arus.

Transistor mempunyai 3 mode operasi  yaitu cutoff , linier ,dan saturasi.yang menentukan mode operasi yang bekerja adalah kondisi arus pada base, kondisi

>> Mode cutoff disebabkan oleh arus base bernilai 0 karena sakelar terbuka pada kondisi ini maka transistor mempunyai resistansi yang tinggi jadi seolah-olah berperan sebagai sakelar terbuka.

>> Model linier terjadi saat sakelar tertutup dan arus mengalir pada base,pada mode ini transistor bekerja seperti resistor yang dapat diatur sehingga arus kolektor dapat ditentukan berdasar nilai arus pada base.penurunan tegangan dari kolektor ke emitor mendekati 0 V(0,2 V untuk transistor silicon) dan arus ynag mlalui beban besarnya bergantung pada tahanan beban dan Vcc.

Berdasarkan penggunaan mode operasinya transistor dibagi menjadi 2 jenis yaitu transistor sinyal dan daya. Tansistor sinyal beropersi pada daerah linier dan berfungsi sebagai penguat arus,sedangakan transistor daya bekerja pada daerah cutoff dan saturasi.

Jika 2 buah transistor digabungkan maka arus akan mengalami 2 kali penguatan sehingga gain gabungan merupakan hasil perkalian gain dari masing-masing transistor tersebut  yang dikenal sebagai transistor darlington.

Field Effect Transistor (FET)

Transistor konvensional atau npn dan pnp bekerja berdasar arus pada basis ,sehingga sering juga disebut dengan Biolar Junctio Transistor atau BJT selain BJT terdapat jenis transistor lain yang disebut sebagai fet atau field effect  transistor  walaupun sama-sama menggunakan terminal sebagai pengontrol arus yang melewati 2 terminal lain namun bedanya pada gate tidak diberi arus tapi diberikan tegangan yang menghasilakn medan elektrik. Saat ini fet banyak digunakan untuk menggantikan sebagai fungsi transistor bipolar sebagai transistor daya ini disebabkan oleh beberapa kelebihan fet yaitu impedansi input yang besar kecepatan switching tinggi kebutuhan daya rendah dan tidak terlalu sensitif terhadap temperature.

Ada 2 jenis fet,yaitu JIFET atau JUNCTION FET  dan MOSFET (metal –oxyde semiconductor fet ) keduany aitu mempunyai 3 terminal,source,drain,gate. Dan terdiri dari 2 jenis yaitu and channel dan p channel .seperti  pada transistor bipolar arus pada fet juga dapat diatur besarnya,bedanya adalah pengaturnya bukan arus pada get namun beda tegangan antara gate dan source atau VGS .

“BJT dan FET mempunyai fungsi yang mirip namun mempunyai karakteristik yang berbeda .”

OP-AMP

Op-amp adalah piranti elektronika analog serba guna yang memunyai banyak fungsi.Awalnya Op-amp dikembangkan hanya untuk computer analog.Walaupun computer analog kalah bersaining dengan computer digital.namun hingga saat ni op-amp masih sangat popular.op-amp mempunyai 2 input,yaitu terminal non inverter dan terminal inverting,serta 1 output.

HUKUM OP-AMP

OP-AMP ideal mempunyai gain yang tak hingga sehingga perbedaaan dengan tegangan input adalah nol,jika tidak nol maka outputnya akan menjadi tak hingga.selain menggunakan hokum op-amp,analisis rangkaiaan op-amp juga menggunakan persamaan-persamaan berikut ini

  • Hukum arus Kirchoff

                             

                      Resistor

                               V 

OP-AMP

Op-amp adalah piranti elektronika analog serba guna yang memunyai banyak fungsi.Awalnya Op-amp dikembangkan hanya untuk computer analog.Walaupun computer analog kalah bersaining dengan computer digital.namun hingga saat ni op-amp masih sangat popular.op-amp mempunyai 2 input,yaitu terminal non inverter dan terminal inverting,serta 1 output.

 

HUKUM OP-AMP

 

OP-AMP ideal mempunyai gain yang tak hingga sehingga perbedaaan dengan tegangan input adalah nol,jika tidak nol maka outputnya akan menjadi tak hingga.selain menggunakan hokum op-amp,analisis rangkaiaan op-amp juga menggunakan persamaan-persamaan berikut ini

·         Hukum arus Kirchoff

                             

                      Resistor

                               V

 

 

 

 

 

 

Daftar Pustaka:

Adi, N.Agung.2010.Mekatronika.Graha Ilmu.Yogyakarta:Indonesia.

Penampakan Buku:

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

  • Trying To Be Consisten

    Let's make your self consistance in over view, and carefuly in manage emotion..:))

  • Thank You

    I just wanna say thank to every people surround of me who gave me many new knowledge that build my mature...^-^
  • Sorry ….

    I am sorry for every mistake I made in every time I passed away...
  • Please Help Me…

    I am a beginer in a writing a blog need too many your help as a reader by leave your comments here. Your comments will be an equipment to build my knowledge.
%d bloggers like this: