MEKATRONIKA
Mekatronika berasal dari bahasa Jerman"mekchatronik, Inggris"mechatronic berasal dari kata mekanika, elektronika dan informatika.
Istilah Mechatronik (Mechanical Engineering-Electronic Engineering) pertama kali dikenalkan pada tahun 1969 oleh perusahaan jepang Yaskawa Electric Cooperation. Awalnya berkembang dalam bidang Feinwerktechnik, yaitu cabang dari teknik yang mengedepankan aspek ketelitian. Misalnya pada pembuatan jam, alat optik dan sebagainya. Lalu ditambahkan setelah munculnya Informatik sebagai disiplin ilmu baru.
Hingga saat ini dipandang sebagai hubungan antara ilmu Mekanik, Elektronik dan Informatik. Dalam masa yang akan datang, aplikasi mekatronika akan digunakan hampir disemua bidang, seperti Otomotif, Pemutar CD, Stasiun luar angkasa atau pada fasilitas produksi.
Mekatronika dikategorikan oleh Majalah Technology Review pada tahun 2003 sebagai 10 Teknologi yang dalam waktu dekat dapat mengubah hidup kita!
Nah sekarang kita akan belajar tentang dasar-dasar mekatronika....!!
Perkembangan teknologi komputer (microkomputer, embedded computer), teknologi informasi dan perancangan perangkat lunak sehingga menjadikan mekatronika sebagai leading technology.
Strukture Mekatronika:
1. Sensor : Ini adalah elemen yang bertugas memonitor keadaan objek yang dikendali. Sensor ini dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi sinyal yang berfungsi memproses sinyal listrik menjadi sinyal yang mengandung informasi yang bisa dimanfaatkan.
2 . Kontroler : Ini adalah elemen yang mengambil keputusan apakah keadaan objek kendali telahsesuai dengan nilai referensi yang diinginkan, dan kemudian memproses informasi untuk menetapkan nilai komando guna merefisi keadaan objek kendali.
3. Rangkaian penggerak : Ini adalah elemen yang berfungsi menerima sinyal komando dari kontroler dan mengkonversinya menjadi energi yang mampu menggerakkan aktuator untuk melaksanakan komando dari kontroler. Elemen ini selain menerima informasi dari kontroler juga menerima catu daya berenergi tinggi.
4. Aktuator : Ini adalah elemen yang berfungsi mengkonversi energi dari energi listrik ke energi mekanik. Bentuk konkrit aktuator ini misalnya: motor listrik, tabung hidrolik, tabung pnematik, dan lain sebagainya.
5. Sumber energi : Ini adalah elemen yang mencatu energi listrik ke semua elemen yang membutuhkannya. Salah satu bentuk konkrit sumber energi adalah batere untuk sistem yang berpindah tempat, atau adaptor AC-DC untuk sistem yang stasionari (tetap di tempat)
MANFAAT PENERAPAN MEKATRONIKA
Beberapa manfaat penerapan mekatronik adalah sebagai berikut:
1. Meningkatkan fleksibilitas.
2. Meningkatkan kehandalan.
3. Meningkatkan presisi dan kecepatan.
KOMPONEN ELEKTRONIKA
A. Komponen Aktif
Adalah komponen yang memerlukan daya atau arus listrik agar dapat bekerja dengan baik. Komponen aktif diantaranya :
1. TransistorAdalah komponen yang memerlukan daya atau arus listrik agar dapat bekerja dengan baik. Komponen aktif diantaranya :
Transistor adalah komponen elektronika yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya atau tegangan inputnya, memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya.
Pengertian transistor berasal dari perpaduan dua kata, yakni “transfer” yang artinya pemindahan dan “resistor” yang berarti penghambat. Demikian transistor dapat diartikan sebagai suatu pemindahan atau peralihan bahan setengah penghantar menjadi penghantar pada suhu atau keadaan tertentu. Transistor terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai tiga elektroda yaitu dasar (basis), pengumpul (kolektor) dan pemancar (emitor).
JENIS-JENIS TRANSISITORBJT (Bipolar Junction Transistor)
BJT (Bipolar Junction Transistor) adalah salah satu dari dua jenis transistor. Cara kerja BJT dapat dibayangkan sebagai dua dioda yang terminal positif atau negatifnya berdempet, sehingga ada tiga terminal. Ketiga terminal tersebut adalah emiter (E), kolektor (C), dan basis(B). Perubahan arus listrik dalam jumlah kecil pada terminal basis dapat menghasilkan perubahan arus listrik dalam jumlah besar pada terminal kolektor. Prinsip inilah yang mendasari penggunaan transistor sebagai penguat elektronik. Rasio antara arus pada koletor dengan arus pada basis biasanya dilambangkan dengan β atau hFE.
FET
FET dibagi menjadi dua keluarga: Junction FET ( JFET ) dan Insulated Gate FET (IGFET) atau juga dikenal sebagai Metal Oxide Silicon (atau Semiconductor) FET ( MOSFET ). Berbeda dengan IGFET, terminal gate dalam JFET membentuk sebuah dioda dengan kanal (materi semikonduktor antara Source dan Drain). Secara fungsinya, ini membuat N-channel JFET menjadi sebuah versi solid-state dari tabung vakum, yang juga membentuk sebuah dioda antara grid dan katode . Dan juga, keduanya (JFET dan tabung vakum) bekerja di “depletion mode”, keduanya memiliki impedansi input tinggi, dan keduanya menghantarkan arus listrik dibawah control tegangan input. FET lebih jauh lagi dibagi menjadi tipe enhancement mode dan depletion mode. Mode menandakan polaritas dari tegangan gate dibandingkan dengan source saat FET menghantarkan listrik. Jika kita ambil N-channel FET sebagai contoh: dalam depletion mode, gate adalah negatif dibandingkan dengan source, sedangkan dalam enhancement mode, gate adalah positif. Untuk kedua mode, jika tegangan gate dibuat lebih positif, aliran arus di antara source dan drain akan meningkat. Untuk P-channel FET, polaritas-polaritas semua dibalik. Sebagian besar IGFET adalah tipe enhancement mode, dan hampir semua JFET adalah tipe depletion mode.
2. DiodaAdalah komponen elektronika dengan dua electrode yang dapat dipakai untuk menyearahkan sinyal listrik. Fungsi umum dari diode adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya biasa juga disebut sebagai penyearah. Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor.
Ada beberapa macam rangkaian dioda, diantaranya :
penyearah setengah gelombang (Half-Wave Rectifier)
penyearah gelombang penuh (Full-Wave Rectifier)
rangkaian pemotong (Clipper)
rangkaian penjepit (Clamper)
pengganda tegangan (Voltage Multiplier).
Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain :
Dioda germanium
Dioda silicon
Dioda selenium
Dioda zener
Dioda cahaya (LED)
B. Komponen Pasif
Adalah komponen yang tidak memerlukan daya atau arus listrik. Komponen pasif diantaranya :
1. Resistor
Adalah suatu bahan yang dapat menghambat arus listrik. Sebuah resistor tidak memiliki kutub positif dan kutub negative, tetapi memiliki karakteristik umum yaitu resistensi, toleransi, tegangan kerja maksimm dan power rating. Resistor atau hambatan r diukur dalam satuan Ohm ( disimbolkan dengan “ Ω “ ).Bila dihubungkan dengan tegangan v ( satuannya Volt ) dan kuat arus I ( satuannya Ampere ) mempunyai rumus sebagai berikut :
V= I.R
R = V / I
Jenis resistor diantaranya :
a. Resistor tetap
Yaitu resistor yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan).
Resistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon. Berfungsi sebagai
pembagi tegangan, mengatur atau membatasi arus pada suatu rangkaian
serta memperbesar dan memperkecil tegangan.
Jenis-jenis resistor tetap :
Resisitor kawat
Resisitor batang karbon (arang)
Resisitor keramik atau porselin
Resisitor film karbon
Resisitor film metal
b. Resistor variabel
Yaitu resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut, sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berfungsi sebagai pengatur volume (mengatur besar kecilnya arus), tone control pada sound.
Jenis-jenis resisitor variabel :
Potensi ometer
Potensiometer geser
Trimpot
NTC dan PTC
LDR
Cara menghitung nilai resistansi resistor :
Contoh :
Ada sebuah resistor yang memliki 4 pita warna dengan satu pita terakhir memiliki jarak
terpisah berwarna kuning, abu-abu, merah, dan emas. Hitung nilai resistansinya!
Pita pertama kuning: (hi-co-me-o-ku) => 4
Pita kedua abu abu: (hi-co-me-o-ku-hi-bi-u-a) => 8 Pita
keempat merah: (hi-co-me) => x 100
Pita kelima emas: (hi-co-me-o-ku-hi-bi-u-a-p-e) => toleransi ±5 %
Jadi nilai resistansinnya sebesar 4800 ohm atau 4K8Ω dengan toleransi ±5 %
2. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen dasar elektronika yang dapat menyimpan atau mengeluarkan muatan listrik .Kapasitor ditemukan pertama kali oleh Michael Faraday (1791-1867).Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9×1011 cm2 yang artinya luas permukaan kepingan tersebut. Kapasitor disebut juga kondensator.
Fungsi kapasitor : Meratakan arus DC pada penyearah arus
Mengontrol frekuensi pada rangkaian isolator
Menyimpan muatan listrik✗ Jenis-jenis kapasitor
Kapasitor polar (ELCO)
Kapasitor Non Polar (Kapasitor Kertas, Kapasitor Kermik, Kpasitor Mika, Kapasitor Poliester)
Kapasitor Variabel (VARCo, TRIMMER)
Jenis-jenis Kapasitor diantaranya adalah :
a. Kapasitor yang nilainya Tetap dan tidak ber-polaritas. Jika didasarkan pada bahan
pembuatannya maka Kapasitor yang nilainya tetap terdiri dari Kapasitor Kertas, Kapasitor
Mika, Kapasitor Polyster dan Kapasitor Keramik.
b. Kapasitor yang nilainya Tetap tetapi memiliki Polaritas Positif dan Negatif, Kapasitor
tersebut adalah Kapasitor Elektrolit atau Electrolyte Condensator (ELCO) dan Kapasitor
Tantalum
c. Kapasitor yang nilainya dapat diatur, Kapasitor jenis ini sering disebut dengan Variable
Capasitor.
3. Induktor
Sebuah induktor atau reaktor adalah sebuah komponen elektronika pasif (kebanyakan berbentuk torus) yang dapat menyimpan energi pada medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya, dalam satuan Henry. Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat penghantar yang dibentuk menjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday. Induktor adalah salah satu komponen elektronik dasar yang digunakan dalam rangkaian yang arus dan tegangannya berubah-ubah dikarenakan kemampuan induktor untuk memproses arus bolak-balik.
Sebuah induktor ideal memiliki induktansi, tetapi tanpa resistansi atau kapasitansi, dan tidak memboroskan daya. Sebuah induktor pada kenyataanya merupakan gabungan dari induktansi, beberapa resistansi karena resistivitas kawat, dan beberapa kapasitansi. Pada suatu frekuensi, induktor dapat menjadi sirkuit resonansi karena kapasitas parasitnya. Selain memboroskan daya pada resistansi kawat, induktor berinti magnet juga memboroskan daya di dalam inti karena efek hysteresis
Jenis-jenis Induktor diantaranya adalah :
Induktor yang nilainya tetap
Induktor yang nilainya dapat diatur atau sering disebut dengan Coil Variable.
4. Transformator
Dikenal dengan istilah trafo, adalah suatu alat elektronik yang memindahkan energi dari satu sirkuit elektronik ke sirkuit lainnya melalui pasangan magnet. Biasanya dipakai untuk mengubah tegangan listrik dari tinggi ke rendah dan berarti juga mengubah arus listrik dari rendah ke tinggi.
Efisiensi transformator dapat diketahui dengan rumus Karena adanya kerugian pada transformator. Maka efisiensi transformator tidak dapat mencapai 100%. Untuk transformator daya frekuensi rendah, efisiensi bisa mencapai 98%.
