Sistem mekatronik memiliki 4 bagian utama yaitu:
INPUT, PROSES, OUTPUT dan FEEDBACK. Feedback juga berlaku sebagai INPUT dalam
sistem mekatronik tersebut.
Di dunia elektronika
terdapat beberapa elemen mekatronika yaitu: sensor, kontroler, jalur data,
aktuator dan sumber energi.
a. 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.
Gambar 1. 4 Analogi
mekanisme mesin dengan beberapa sistem yang ada pada manusia
a. Sensor
Sensor adalah elemen yang bertugas
memonitor keadaan objek yang dicontrol. Sensor dilengkapi dengan rangkaian
pengkondisi yang berfungsi memproses sebuah informasi menjadi sinyal listrik.
Gambar 1. 5 Analogi
sebuah sensor terhadap panca indera manusia
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 untuk menetapkan apa yang harus dilakukan untuk merevisi keadaan
objek tersebut.
Gambar 1. 6 Analogi
sebuah controller dengan otak manusia
c. 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.
Gambar 1. 7 Analogi
jalur data dengan syaraf manusia
d. 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.
Gambar 1. 8 Analogi
solenoid actuator dengan sistem otot pada manusia
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.
Gambar 1. 9 Analogi
sumber battery dengan sumber makanan manusia
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 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.
Gambar 1. 10 Bagian-bagian
sinyal
· Amplitude (A)
:Simpangan terjauh (Ymaks)
· Panjang Gelombang/
Wave length (λ) :Panjang dari awal siklus positif
(Crest/bukit) sampai akhir siklus negative (Trough/Lembah)
· Periode (T)
:Waktu yang dipelukan untuk perambatan sebuah gelombang
· Frekuensi (f)
:Banyaknya gelombang untuk setiap waktunya sekon (Hertz)
Sinyal elektrik
digolongkan dalam 2 tipe yaitu digital dan analog.
Gambar 1. 11 Pembagian
sinyal
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. 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 beratadalah 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. 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.
Gambar 1. Pengambilan sample sinyal
analog, hanya pada waktu tertentu saja
Gambar 2. Hasil yang didapat dari
pengambilan sample sinyal analog (sinyal digital)
1. PWM
t0
|
t1
|
t2
|
%T
|
%ton
|
%toff
|
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. Bentuk sinyal PWM
dapat dilihat pada gambar dibawah 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)) yaitu,
C. 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.
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 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 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
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
Tidak ada komentar:
Posting Komentar