Memahami Ilmu Mekatronika Dasar dan Penerapannya di Bidang Teknik

Mekatronika (Inggris: Mechatronic) berasal dari kata mekanika, elektronika dan informatika. Secara sedehana pembentukan ilmu mekatronika terdiri atas dua lapisan fisika dan logika, dan tiga dasar ilmu utama elektronika, informatika dan mekanika. Dengan melihat asal katanya dapat dengan mudah dipahami, bahwa ilmu ini menggabungkan atau mensinergikan disiplin ilmu Mekanika, ilmu Elektronika dan Informatika.

Istilah Mechatronic (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.

Struktur dan Elemen Mekatronik

Di dunia elektronika terdapat beberapa elemen mekatronika yaitu: sensor, kontroler, jalur data, aktuator dan sumber energi.

Mekanisme Mesin/Unit

Mekanisme mesin adalah elemen penyusun pertama pada sistem mekatronika yang harus ada. Semua kebutuhan yang kita inginkan harus dituangkan dulu dalam bentuk mekanisme suatu sistem, hal ini adalah syarat untuk membuat sebuah sistem control.

Sensor

Sensor adalah elemen yang bertugas memonitor keadaan objek yang dicontrol. Sensor dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi yang berfungsi memproses sebuah informasi menjadi sinyal listrik.

Untuk lebih jelasnya silahkan download materi :

• Sensor Suhu.
• Sensor Jarak.
• Sensor Kelembaban.

Kontroler

Kontroler (Controller) adalah elemen yang mengambil keputusan apakah keadaan objek yang dikontrol telah sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan, dan kemudian memproses informasi dari komponen input untuk menetapkan apa yang harus dilakukan untuk merevisi keadaan objek tersebut.

Jalur data

Jalur data berfungsi menyalurkan sinyal perintah dari kontroler dan menyampaikannya ke aktuator ataupun sebaliknya sesuai dengan perintah dari controller. Contoh umumnya adalah wire dan connector.

Aktuator

Actuator adalah elemen yang berfungsi mengkonversi energi dari energy listrik ke energi mekanik atau energy yang terlihat. Bentuk konkrit aktuator ini misalnya: motor listrik, solenoid, relay, display, dll.

Sumber energi

Sumber energy adalah elemen yang memberikan supply eergi listrik ke semua elemen yang membutuhkannya. Salah satu bentuk sumber energi adalah battery untuk sistem yang bergerak atau movable, atau adaptor AC-DC untuk sistem yang stasioner (diam/tetap). Namun pada alat berat atau otomotif, battery akan tergantikan dengan alternator pada saat engine sudah running.

Sinyal

Sinyal adalah teori dasar yang kita perlukan untuk memahami sistem mekatronika, misalkan sebuah coolant temperature sensor mendeteksi suhu coolant agar selalu termonitor, data sensor tersebut akan diproses menuju kontroler. Pada saat suhu coolant melebihi batas temperatur yang di tentukan, maka engine akan menurunkan putarannya. Data-data yang dikirimkan dari sensor ke controller tersebut berbentuk sinyal, karena itu kita perlu untuk mengetahui beberapa jenis sinyal untuk menunjang studi mekatronik ini. Sinyal adalah sebuah fungsi besaran yang berubah terhadap waktu.

Gerak gelombang sering ditemui didalam pembahasan setiap cabang ilmu fisika. Pengenalan akan gelombang air, gelombang bunyi, gelombang cahaya, gelombang radio, gelombang elektrik, dll. Sinyal ini juga tergolong dalam bentuk gelombang. Sebuah sinyal juga mempunyai identifikasi untuk mengenalinya seperti yang ditunjukkan gambar dan keterangan di bawah ini.

Sinyal Analog

Sinyal analog adalah sinyal yang nilai perubahannya sangat bervariasi dan semua nilai yang ada sangat berarti. Bisa kita analogikan perubahan sekecil apapun pada sinyal analog maka masih ada lagi nilai tengahnya, begitu seterusnya. Bila dianalogikan sebagai alat ukur, maka alat ukurnya harus memiliki ketelitian yang tanpa batas. Sinyal analog bisa disebut juga sinyal yang bernilai mentah. Dalam kehidupan sehari-hari, misalkan saja kita berjabat tangan dengan seseorang mulai dari genggaman yang paling lemah ke yang paling kuat. Gaya yang kita butuhkan untuk berjabat tangan tadi berubah sesuai dengan kuat tidaknya genggaman, kita tidak tahu berapa gaya yang dibutuhkan tersebut dan hanya bisa memperkirakan saja. Contohnya dalam alat berat adalah sinyal yang langsung dihasilkan oleh pressure sensor atau temperature sensor.

Prinsip - prinsip Pengkondisi Sinyal Analog

Sebuah transduser mengukur suatu variabel dinamik dengan mengkonversinya kedalam sinyal elektrik. Untuk mengembangkan transduser seperti ini, banyak dipengaruhi oleh kondisi alam sehingga hanya ada beberapa tipe yang dapat digunakan untuk mendapatkan hasil yang sesuai.

Efek pengkondisi sinyal sering dinyatakan dengan fungsi alihnya (transfer function). Dengan istilah ini kita menghubungkan efek yang ditimbulkan dengan sinyal input. Jadi, sebuah amplifier sederhana mempunyai fungsi alih dari beberapa konstanta yang, ketika dikalikan dengan tegangan input, memberikan tegangan output.

Sinyal Digital

Sinyal digital adalah sinyal yang hanya memperhatikan perubahan diwaktu tertentu saja, sesuai dengan permintaan pada saat kapan kita membutuhkan nilai tersebut. Nilai yang didapatkan dari sinyal digital tersebut bisa dikirimkan sebagai data. Dalam kehidupan sehari-hari kita umpamakan saja saat bermain petak umpet, saat kita harus menghitung sambil menunggu teman-teman yang lain berpindah. Dari kegiatan tersebut kita tidak mengetahui perpindahan teman yang lain, tetapi hanya mengetahui posisi terakhir saat kita menemukan teman kita. Contoh pada alat berat adalah sinyal yang dihasilkan oleh sensor yang masuk ke controller, dan juga ada sinyal yang langsung keluar dari sensor yaitu speed sensor.

Sistem Bilangan.

Data-data yang dikirimkan pada sistem mekatronik ataupun pada saat komunikasi antar kontroler melibatkan angka-angka yang komplex, sedangkan kemampuan sebuah kontroler dan sistem komunikasi hanya dapat mengirimkan data berupa bit yang bentuk bilangannya adalah bilangan biner. Kita perlu mengetahui perubahan bilangan, karena kontroler melakukan konversi bilangan yang komplex. Sehingga data dapat ditampilkan, diproses dan dapat diolah kembali untuk menjalankan sebuah sistem mekatronika.

Decimal

Perhitungan yang sering kita pakai sehari-hari adalah bilangan pencacah atau penghitung yang sama dengan sistem perhitungan decimal. Decimal mempunyai 10 macam nomer digit yaitu 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Decimal dikatakan sebagai base 10 karena punya 10 jenisnomer digit. Alasan kenapa orang lebih memilih decimal, karena jari tangan kita ada 10 agar lebih mudah untuk menghitungnya dengan jari kita.

Binary

Binary hanya menggunakan 2 macam nomer digit yaitu 0 dan 1 yang kita kenal sebagai base number 2. Binary adalah digit yang digunakan pada computer yang berguna seperti switch OFF atau ON (0 atau 1). Angka 2 diletakkan setelah binary number seperti yang dituliskan dibawah ini:

10012.

Octal

Octal mempunyai 8 macam nomer digit yaitu 0,1,2,3,4,5,6,7 dan disebut dengan base 8. Tiga digit angka biner dapat mewakili 1 angka octal. Gunakan angka 8 diakhir penulisan octal:

2758.

Hexadecimal

Kata hexadecimal berasal dari 2 kata yaitu hex(6) dan decimal(10). Jika kita menambahkan 6 dan 10 bersamaan kita akan mendapatkan 16 angka. Hexadecimal bisa disebut dengan hex atau angka base 16. Untuk mendapatkan hingga 16 digit maka harus ditambahkan huruf alphabet dan hingga ada 16 macam digit dan menjadi sebagai berikut 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F. Dua digit hexadecimal dapat membuat angka yang sama dengan 8 digit binary yang nantinya disebut dengan byte. Angka 16 digunakan setelah penulisan hexadecimal adalah sebagai berikut: 7F₁₆

Manfaat Mekatronika

• Meningkatkan Fleksibilitas dengan penambahan fungsi-fungsi baru pada mesin yang sama.
• Meningkatkan Kehandalan dengan mengurangi pengendalian secara manual dan mekanis dan meningkatkan kendali otomatis dan elektris.
• Meningkatkan presisi dan kecepatan.

Demikian ulasan singkat tentang Memahami Ilmu Mekatronika Dasar dan Penerapannya di Bidang Teknik, semoga apa yang sudah disampaikan bisa bermanfaat bagi para pembaca, dan jangan lupa untuk Share nya.

Posted in: Seputar Teknik

loading...

loading...

Please Share

Share on Facebook

Share on Twitter

Share on Google+