p1- pendahuluan (mekatronika)

Upload: ira-noviani

Post on 28-Feb-2018

246 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    1/20

    03/02/2016

    1

    TEKNIK ELEKTRO

    UNJANI CIMAHI

    TEKNIK ELEKTRO

    UNJANI CIMAHI

    MEKATRONIKAMEKATRONIKA

    Sistem Kontrak

    Kehadiran minimal 80 %

    Presensi 10 %

    Tugas 20 %

    UTS 30 %

    UAS 40 %

    Tugas bisa berupa PR atau Pra Test dan Post test

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    2/20

    03/02/2016

    2

    Apa itu M eka tronika ? Gambaran umum mekatronika

    Mekatronik (Mechatronics)berasal dari kata mechanicsdan electronics.Merupakan kata baru yang lahir pada akhir tahun 1969 di Jepang.Seperti barang-barangelektronik : Robot, Kamera, Printer danmesinCNC.

    Persamaan dari barang-barang mekatronik ini adalah obyek ygdikendalikanyaituGERAKANMESIN.

    Awalanya diarahkan pada 3 target : Penghematan energi (energisaving), pengecilan dimensi dan peringanan berat dan peningkatankehandalan (releability). 30 tahun kemudian mekatronika harusdisesuaikandenganperkembanganjaman.

    Apa itu M ek a tronika ?

    Mekatronika adalah suatu disiplin ilmu teknik yangmengkombinasikan sinergi dariteknik mesin, elektronika,teknik komputer yang seluruhnya diintegrasikan untukmelakukanperancanganproduk.

    Keterkaitan disiplin ilmu yang terlibat dalamMEKATRONIKAtersebutdiatasadalaha.teknik mesin dengan teknik elektro menghasilkan

    elektromekanik,b.teknikmesindenganteknikkomputermenghasilkan

    softwaremesindanc.teknik elektro dngteknik komputer menghasilkan

    softwareelektro. Semuaproduk-produk modernsaat ini yangadadipasarandibuat

    denganlatarbelakangdari disiplinilmutersebutdiatas.

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    3/20

    03/02/2016

    3

    1 . PENGENALAN M EKATRON IKA

    DefinisiMataKuliah

    Mekatronika adalah matakuliah yang mempelajari tentang segalaproses yang terkait dengan kegiatan otomatisasi dari suatu sistem,misalnyaprosespengendalianmekanik robot, sistemelektronik danuP/uC,geometri robot, mekanismepenggerak, endeffector, aplikasidandisainrobotindustri dankemajuanteknologirobotik.

    Tujuan

    Mahasiswa diharapkan dapat menjelaskan proses-proses umumtentang sistem robot disertai dengan mekanisme penggerak yangdikaitkandengantekniknavigasi elektronikyangdipergunakan.

    Pendahuluan Otomasi merupakan pembuatan sistem yang dirancang untuk

    memperluas kapasitas mesin untuk melakukan tugas-tugastertentu yang sebelumnya dilakukan oleh manusia, dan untukmengontrol urutan operasi tanpa campur tangan manusia.

    Istilah otomasi juga telah digunakan untuk menggambarkansistem di mana non-manufacturing diprogram atau perangkatotomatis dapat beroperasi secara independen atau hampirterlepas dari kontrol manusia.

    Di bidang komunikasi, penerbangan, dan Astronautics, misalnya,peralatan seperti peralatan switching telepon otomatis, pilototomatis, dan otomatis petunjuk dan sistem kontrol yangdigunakan untuk melakukan berbagai operasi lebih cepat ataulebih baik daripada yang dapat dicapai oleh manusia.

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    4/20

    03/02/2016

    4

    Jadi mekatronika adalah teknologi atau rekayasa yangmenggabungkan teknologi ttg mesin, elektronika,informatika utk merancang, mengoperasikan dan memeliharasistem utk mencapai tujuan yang diamanatkan.

    Untuk menggabungkan disiplin iptek tsb mekatronikamemerlukan teori kendali dan teori sistem.

    Secara sempit arti mekatronika mengarah pada teori kendalinumerik yaitu mengendalikan mekanisme menggunakan

    aktuator utk mencapai tujuan tertentu dgn memonitorinformasi kondisi gerak mesin menggunakan sensor danmemasukan informasi tersebut ke dlm mikroprosesor.

    Manfaat1. Meningkatkan flesibilitas

    2. Meningkatkan kehandalan

    3. Meningkatkan presisi dan kecepatan.

    Elemen-elemen mekatronika1. Mekanisme mesin

    2. kontroler3. Rangakaian penggerak

    4. Aktustor

    5. Sumber energi

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    5/20

    03/02/2016

    5

    Ilustrasi Sistem Mekatronika

    Komponen utama darisistem emkatronikaadalah sensor, aktuatordan kendali (kontroler).

    Sensor digunakan utkmendeteksi variabel

    sistem. Aktuator berfungis utk

    memberi aksi pada sistemyang dikendalikan

    Istila h Se ca ra Te kn isMekatronika,diciptakan olehTetsuro Mori, CEO /

    Presiden, Seibu Electric and Machinery Co Ltd, pada tahun1969 ketika ia bekerja untuk Yaskawa Electric Corporation diKitakyushu untuk mengusulkan teknologi baru untukmemproduksi alat-alat mesin baru dengan mengintegrasikanmesin-mesin dan elektronik.

    Definisi Mekatronika adalah kombinasi sinergis teknik mesin,

    elektronika, sistem kontrol, dan komputer.

    Definisi di atas lebih ditekankan pada desain terpadu untuk produk

    dan kombinasi optimal teknologi yang tepat

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    6/20

    03/02/2016

    6

    Diagram Blok Um um

    Integra ted Product D e sign

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    7/20

    03/02/2016

    7

    Contoh M eka tronikaIntelligent Industrial Robot

    8. Welding gun9. Auxiliary devices in therobotic cell (servo-controlled axes)SWIM = Spot Welding Integrated Module

    1. Comau SMART H robot2. C3G Plus controller3. Welding control box4. Application software5. Air/ water supply6. SWIM Board7. Integrated cables

    http:/ / industrial-robotic.blogspot.com/2012/ 06/ industrial-robot-and-its-auxiliary.html

    Basic Vision-Based Sensor System

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    8/20

    03/02/2016

    8

    Imaging Device

    Color System

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    9/20

    03/02/2016

    9

    Object Detection

    Algoritm a Te knik Rob otika

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    10/20

    03/02/2016

    10

    TABEL 1.1

    Sistemini berubah darisistem elektro -mekanis dgn bagian-bagian listrik danmekanik diskrit utksist elektronik -mekanik ygterintegrasi dgnsensor, aktuator, dan

    mikroelek-tronikadigital.Sisteminiterintegrasi, seperti ygterlihat pd Tabel 1.1, ygdisebut sist mekatronika,dengan koneksi darimekanik dan elektronik.

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    11/20

    03/02/2016

    11

    " Mekatronikaadalah integrasi sinergis dari teknik mesin dengan elektronik dankontrol komputer cerdas dalamdesain dan pembuatan produk industri dan proses ".

    Semuadefinisi ini setuju bahwamekatronik adalah bidang interdisipliner yang terdiridari (lihat gambar 1.1)1. sistemmekanis (elemen mekanik, mesin, mekanik presisi);2. sistemelektronik (mikroelektronika, elektronikadaya, sensor dan teknologi

    aktuator), dan3. teknologi informasi (teori sistem, otomatisasi, rekayasaperangkat lunak,

    kecerdasan buatan).

    Gambar 1.1

    Sistemmekatronik memiliki 4 bagian utamayaitu: INPUT, PROSES, OUTPUT danFEEDBACK. Feedback jugaberlaku sebagai INPUT dalamsistemmekatroniktersebut.

    Gambar1.2 SistemKontrol

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    12/20

    03/02/2016

    12

    STRUKTUR DAN ELEM EN M EKATRON IKAA. Dasar Mekatronika dan AnaloginyaElektronikaterdapat beberapaelemen mekatronikayaitu: sensor, kontroler, jalur data,aktuator dan sumber energi.

    Mekanisme Mesin/Unit

    Mekanisme mesin adalah elemen penyusun pertamapadasistemmekatronikayangharus ada. Contohnyabisaberupaalat berat, fuel sistem, transmission sistemdan lainsebagainya

    Gambar 1. 3Analogimekanismemesindenganbeberapasistemyang adapadamanusia

    Sensor

    Sensor adalah elemen yang bertugas memonitor keadaan objek yang dicontrol. Sensordilengkapi dengan rangkaian pengkondisi yang berfungsi memproses sebuah informasimenjadi sinyal listrik.

    Gambar 1. 4Analogisebuahsensor terhadappancainderamanusia

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    13/20

    03/02/2016

    13

    Kontroler

    Kontroler (Controller) adalah elemen yangmengambil keputusan apakah keadaanobjekyangdikontrol telahsesuai dengankebutuhanyangdiinginkan,dankemudianmemproses informasi dari komponen input untuk menetapkan apa yangharusdilakukanuntukmerevisikeadaanobjektersebut.

    Gambar 1. 5Analogisebuahcontroller denganotakmanusia

    Jalur data

    Jalur data berfungsi menyalurkan sinyal perintah dari kontroler danmenyampaikannya ke aktuator ataupun sebaliknya sesuai dengan perintah daricontroller.Contohumumnyaadalahwiredanconnector.

    Gambar 1. 6Analogijalurdatadengansyarafmanusia

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    14/20

    03/02/2016

    14

    Aktuator

    Actuator adalah elemen yangberfungsi mengkonversi energi dari energy listrik keenergi mekanikatauenergyyangterlihat. Bentukkonkritaktuator ini misalnya: motorlistrik,solenoid, relay,display,dll.

    Gambar 1. 7Analogisolenoid actuator dengansistemotot padamanusia

    Sumber energi.

    Sumber energy adalah elemen yang memberikan supply energi listrik kesemuaelemen yang membutuhkannya. Salah satu bentuk sumber energi adalah batteryuntuksistemyangbergerakataumovable, atauadaptor AC-DC untuksistemyangstasioner (diam/ tetap). Namun pada alat berat atau otomotif, battery akantergantikandenganalternator padasaatenginesudahrunning.

    Gambar 1. 8Analogisumberbattery dengansumbermakananmanusia

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    15/20

    03/02/2016

    15

    B. Sinyal.Sinyal adalah teori dasar yangkita perlukan untuk memahami sistemmekatronika,misalkan sebuah coolant temperature sensor mendeteksi suhu coolant agar selalutermonitor,datasensortersebutakandiprosesmenujukontroler.

    Sinyal adalah sebuah fungsi besaran yang berubah terhadap waktu.

    Gambar 1. 9 Coolant Temperatue

    Sebuah sinyal juga mempunyai identifikasi untuk mengenalinya seperti yangditunjukkangambar danketerangandibawahini.

    a. Amplitude (A) : Simpangan terjauh (Ymaks)

    b. Panjang Gelombang/ Wave length () : Panjang dari awal siklus positif(Crest/ bukit) sampai akhir siklus negative (Trough/Lembah)

    c. Periode (T) : Waktu yang dipelukan untuk perambatan sebuahgelombang.

    d. Frekuensi (f) :Banyaknyagelombang untuk setiap waktunyasekon(Hertz)

    Gambar 1. 10 Gelombang Sinusoidal

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    16/20

    03/02/2016

    16

    Sinyal elektrik digolongkan dalam2 tipe yaitu digital dan analog.

    Gambar 1. 11 Jenis sinyal

    SinyalAnalog

    Sinyal analog merupakan sinyal yang nilai perubahannyasangat bervariasi dan semuanilai yang adasangat berarti. Contohnyadalamalat berat adalah sinyal yang langsungdihasilkan oleh pressure sensor atau temperature sensor.

    SinyalDigital

    Sinyal digital adalahsinyal yanghanyamemperhatikanperubahandiwaktutertentusaja,sesuai denganpermintaanpadasaatkapankitamembutuhkannilai tersebut.

    Gambar 1.12

    a. Pengambilansample sinyal analog, hanyapadawaktutertentusaja

    b. Pengambilansample sinyalanalog, hanyapadawaktutertentusaja

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    17/20

    03/02/2016

    17

    PWM

    PWM adalah sinyal digital yang panjang sinyalnyadapat di atur atau di modulasikan.Penjelasan singkat tentang bentuk sinyal PWM dapat dilihat padagambar dibawahini.

    Dimanasinyal PWM : (panjang waktu saat ON (ton) dan panjang waktu saat OFF (toff))selamaT detik (waktu yang dibutuhkan untuk satu sinyal), maka

    Sinyal ini memiliki duty cycle (panjang waktu sinyal ON terhadap total 1 sinyal(panjang waktu sinyal ON+ panjang waktu sinyal OFF)) yaitu,

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    18/20

    03/02/2016

    18

    C. Sistem Bilangan.

    Data-datayangdikirimkanpadasistemmekatronik ataupunpadasaat komunikasi antarkontroler melibatkan angka-angka yang komplex, sedangkan kemampuan sebuahkontroler dansistemkomunikasi hanyadapat mengirimkandataberupabit yangbentukbilangannyaadalahbilanganbiner.

    1. DecimalDesimal mempunyai 10 macam nomer digit yaitu 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Desimaldikatakansebagaibase10karenapunya10jenisnomerdigit.

    2. BinaryBinary hanyamenggunakan 2 macamnomer digit yaitu 0 dan 1 yang kitakenal sebagaibase number 2. Binary adalah digit yang digunakan padakomputer yang bergunaseperti

    switch OFF atau ON (0 atau 1). Angka2 diletakkan setelah binary number seperti yangdituliskan berikut : 10012

    3. OctalOctal mempunyai 8 macamnomer digit yaitu 0,1,2,3,4,5,6,7 dan disebut dengan base8. Tigadigit angkabiner dapat mewakili 1 angkaoctal. Gunakan angka8 diakhirpenulisan octal:2758

    4. Hexadecimal

    Katahexadecimal berasal dari 2katayaituhex(6)dandecimal(10). Jikakitamenambahkan6dan10bersamaankitaakanmendapatkan16angka. Hexadecimal bisadisebut denganhexatau angkabase 16. Untuk mendapatkan hingga 16 digit makaharus ditambahkan hurufalphabet dan hingga ada 16 macam digit dan menjadi sebagai berikut0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F. Duadigit hexadecimal dapat membuat angkayangsamadengan 8 digit binary yang nantinya disebut dengan byte. Angka16 digunakan setelahpenulisanhexadecimaladalahsebagaiberikut:7F16

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    19/20

    03/02/2016

    19

    TERIMA KASIHTERIMA KASIHREFERENSI

    Jouaneh M,Fudamentasl of Mechatronics, Chengage Learning,USA, 2013

    David G. Alciatore, Michael B. Histand, Introduction toMechatronics and Measurement Systems, 4th, McGrowHill, 2012.

    Bishop Robert H.,The Mechatronics Handbook, CRC Press, 2002.

  • 7/25/2019 P1- PENDAHULUAN (MEKATRONIKA)

    20/20

    03/02/2016

    20