Dasar-Dasar Teknik Mekatronika - Mekatronika ZEEB

Mekatronika adalah sinergisitas antara disiplin ilmu mekanik, elektrik dan pengolahan informasi. Kepanjangan mekatronika sendiri bisa dibilang mekanika, dan elektronika. 

Sistem mekatronika memiliki 4 bagian utama yaitu: input, proses, output dan feedback (umpan balik). Feedback juga berlaku sebagai INPUT dalam sistem mekatronik tersebut. 

A. Struktur dan Elemen Mekatronika

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

* 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 kontrol.

a.   Sensor

Sensor adalah elemen yang bertugas memonitor keadaan objek yang dikontrol. Sensor dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi yang berfungsi memproses sebuah informasi menjadi sinyal listrik. Sinyal ini kemudian diposes oleh kontroler dan akan diteruskan kepada aktuator sebagai output. Atau sensor hanya berfungsi sebagai pengumpul data saja.

b.   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 (sensor) untuk menetapkan apa yang harus dilakukan untuk merevisi keadaan objek tersebut. Revisi ini dinamakan feedback dari sistem. Kegiatan yang berulang harus dilakukan penyesuaian/perbaikan dari proses sebelumnya agar tercapai standar yang diinginkan.

c.   Jalur data

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

d.   Aktuator

Pneumatik

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

Artikel Menarik Lainnya:

Apa Itu Pneumatik?

e. 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.

B. 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 kontroler 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.

 Amplitude (A) :Simpangan terjauh (Ymaks)

 Panjang Gelombang/ Wave length (λ) :Panjang dari awal siklus positif sampai akhir siklus negatif

 Periode (T) :Waktu yang dipelukan untuk perambatan sebuah gelombang

 Frekuensi (f) :Banyaknya gelombang untuk setiap waktunya sekon (Hertz)

1. 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. Contohnya dalam alat adalah sinyal yang langsung dihasilkan oleh pressure sensor atau temperature sensor.

2. 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. 

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.

* PWM

PWM adalah sinyal digital yang panjang sinyalnya dapat di atur atau di modulasikan. Pada saat pengenalan sinyal telah dibahas bagaimana caranya kita tahu panjang satu sinyal, agar dapat dengan mudah memahami sinyal PWM ini. Dimana untuk sebuah sinyal PWM di atas (panjang waktu saat ON (ton) dan panjang waktu saat OFF (toff)) selama T 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)) 

C.  Sistem Bilangan.

Data-data yang dikirimkan pada sistem mekatronik ataupun pada saat komunikasi antar kontroler melibatkan angka-angka yang kompleks, 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 kompleks. Sehingga data dapat ditampilkan, diproses dan dapat diolah kembali untuk menjalankan sebuah sistem mekatronika.

1. 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. Desimal dikatakan sebagai base 10 karena punya 10 jenis nomor digit. 

2. 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

3. 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. 

4. 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. 

Artikel bersumber dari : sinaumekatronika.blogspot.co.id dengan perubahan.