2.1 TEORI DASAR Mekatronika Mekatronik adalah kata baru yang lahir djepang pada awal tahun 1970an yang merupakan gabungan antara 2 kata yaitu mechanics dan electronics.Pada awalnya mekatronik diarahkan pada 3 target yaitu:penghematan energi(energi saving),pengecilan dimensi dan peringanan berat,dan peningkatan kehandalan(reliability).

Bagan Mekatronika:Diagram sedehana pembentukan ilmu mekatronika. Terdiri atas dua lapisan fisika dan logika. dan tiga dasar ilmu utama elektronika, informatika dan mekanika. Mekatronik adalah teknologi atau rekayasa yang menggabungkan teknologi tentang mesin,elektronika, dan informatika untuk merancang, memproduksi, mengoperasikan dan memelihara sistem untuk mencapai tujuan yang diamanatkan. Seperti diketahui dari defenisi, mekatronik adalah gabungan disiplin teknik mesin,teknik elektro, teknik informatika, dan teknik kendali. Pada awalnya, secara khusus tidak ada disiplin mekatronika . Untuk menggabungkan beberapa disiplin iptek tersebut, mekatronika memerlukan teori kendali dan teori sistem. Sistem Mekatronika Secara sempit pengertian mekatronika mengarah pada teknologi kendali numerik yaitu teknologi mengendalikan mekanisme menggunakan aktuator untuk mencapai tujuan tertentu dengan memonitor informasi kondisi gerak mesin menggunakan sensor dan memasukkan informasi tersebut kedalam mikro-prosesor. Sistem mekatronik sangat tekait erat dengan: 1. otomasi dari produk dan proses Otomasi adalah aspek mental, seperti mengawasi, mengendalikan aktivasi dilakukan oleh sistem, sedangkan mekanisasi adalah aspek fisik yang digantikan oleh mesin.

Contoh: Mesin bubut adalah mekanisasi dari suatu proses pemesinan,sedangkan mesin bubut CNC (pengendalian proses bubut dilakukan oleh mesin) adalah otomasi suatu proses pemesian. 2. Sistem Kontrol Sistem kontrol adalah sistem yang menjaga suatu besara keluaran(temperatur,ketinggian air,putaran)relatif konstan. Defenisi sistem pada sistem kontrol ditunjukkan pada suatu kotak hitam yang memiliki input dan ou put. Misalnya motor dapat dipandang sebagai suatu sistem dengan in put energi listrik dan energi mekanik(gerak rotasi)sebagai out put. Sistem kontrol dibedakan menjadi dua, yaitu sistem sistem kendali loop terbuka dan sistem kendali loop tertutup. 1. Sistem kontrol terbuka Sistem kontrol terbuka adalah proses pengendalian dimana variabel in put mempengaruhi out put yang dihasilkan.

Dari gambar diatas dapat dipahami tidak ada informasi yang dibeikan oleh peralatan out put kepada bagian proses sehingga tidak diketahui apakah hasil out put sesuai dengan yang kita kehendaki. 2. Sistem kontrol loop tertutup Sistem kontrol loop tertuup adalah suatu proses pengendalian dimana variabel yang dikendalikan(out put) disensor secara kontiniu,kemudian dibandingkan dengan besaran acuan. Misalnya pada pendingin ruangan AC (sistem slip dengan pengaturan temperatur) temperatur diset 20 maka AC akan mati atau stand-by sendiri.

Sensor Sensor adalah suatu elemen yang menghasilan sinyal yang berhubungan dengan kuantitas yang diukur. Sensor disebut juga dengan tranduser.Istilah tranduser banyak dipakai pada sistem yang mengkonversi suatu sinyal dari suatu bentuk kebentuk yang lain Ada 6 tipe isyarat 1. Mechanical, contoh: panjang, luas, mass flow, gaya, torque, tekanan, kecepatan, percepatan, panjang gel acoustic, dll 2. Thermal, contoh: temperature, panas, entropy, heat flow 3. Electrical, contoh: tegangan, arus, muatan, resistance, frekuensi, dll 4. Magnetic, contoh: intensitas medan, flux density, dll 5. Radiant, contoh: intensitas, panjang gelombang, polarisasi, dll 6. Chemical, contoh: komposisi, konsentrasi, pH, kecepatan reaksi, dll Temiologi untuk kerja suatu sensor: 1. Ketelitian(accuracy): kesesuaian harga yang terukur dengan arga sebenarny. 2. Kecermtan: ukuran terkecil(skala)yang dapat dirasakan oleh sensor 3. Keterlangan(repeatability): besar variasi yang timbl bila dilakukan pengukuran yang berkali-kali. Keerulangan berhubunan dengan presisi(precison) 4. Range: jangkauan pengukuran 5. Sensitivitas: besar perubahan out put yang terjadi disbanding dengan perubahan input(ditunjukkan dengan besaan gradient) 6. Histerisis: perbedaan (error) dari output yang diukur bila dilakukn pengukuran secara kontiniu dari dua arah yang bebeda 7. Non-linearity error kesalahan yangterjadi karena sesor tidak linier(walaupun secara teoritis dinyatakan linier) Jenis- jeis sensor Jenis sensor secara garis besar bisa dibagi menjadi 2 jenis yaitu : Sensor fisika Sensor fisika adalah sensor yang mendeteksi suatu besaran berdasarkan hokum-hukum fisika. Yang termasuk kedalam jenis sensor fisika yaitu: 1. Sensor proximity Merupakan sensoryangf mendeteksi keberadaan dari suatu objek tanpamelakukan kontak fisik atau bisa juga disebut dengan sensor untukmendetesi ada atau tidaknya suatu objek.

Sensor proximiy terbagi dua: Sensor proximity optik Sensr ini terdiri dari sumer cahaya atau detektor cahaya Sensor ini digunakan dalam kondisi: Objk yang di deteksi telalu kecl Tidak ada kontak secara isik antarasensor dan objek Kontak secara cepat Tiak senitif terhadap getarn Dapattepengaruh oleh cahya lain

Sensor proximity induktif Sensor proximity induktif adalah peralatan yang diaktifkan oleh objek logam. Perinsip kerjanya mengguakn perubahan flux mgnet untuk mendeteksi keberadaan objek. 2. Sensor cahaya Sensor cahaya adalah aa yang diguakan untuk merubah besaran cahaya menjad beaan litrik.Prinsip kerja alat ini adalah mengubah energi dari foton menjadi elektron.Idealnya atu foton dapat membangkitkan satu elektron. Sesor cahaya sangat luas penggunaannya salah satu yag paling populer adalah kamera digital. Jnis-jenis snsor cahaya: Detektor kimiawi, seperti plat fotgrafis,dimana molekul silver halida dibagi menjdi sebuah atom perak mealik n ao hologen. Pengebangan fotografis menyebabkan terbaginya molekul yang berdekatan secara sama. Foto resistor atau Ligh Dependend Resistor (LDR) yang erubah resistansinya bila dikenai cahaya. Tabung cahaya yan mengandung fotokatoda yang memncarkan elektron ketika dikenai cahaya dan umumnya bersifat sebagi foto rsisor. 3. Sensor suara Sensor suara adalah sensor yang cara kerjanya yaitu merubah besaran suara menjadi besaran listrik, dan dipasaran sudah begitu luas penggunaan nya. Komponen yang termasuk dalam Sensor suara yaitu : Microphone Micropone adalah komponen elektronika dimana cara kerjanya yaitu membran yang digetarkn oleh gelobang suara akan

menghasilkan sinyal listrik.

4.

Sensor suhu Sensor suu adalah alt yang digunakan untuk meribah besaran panas menjadi besaran listik yang dapat dengan mudah dianalisis besarannya. Ada beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya. NTC NTC adalah komponen elektronika dimana jika dikenai panas maka tahanan nya akan naik. PTC PTC adalah komponen elektronika dimana jika terkena panas maka tahannany akan semakin turun

Sensor kimia adalah sensor yang mendeteksi jumlah suatu zat kimia dengan cara mengubah besaran kimi menjadi besaran listrik. Biasanya ini melibatkan beberapa reaksi kimia. Yang termasuk kedalam jenis sensor kimia yaitu : - Sensor PH - Sensor Gas - Sensor oksigen - Sensor Ledakan

Sinyal Analog dan Sinyal Digital Sinyal Sinyal adalah suatu keluaran yang dihasilkan dari sebuah proses mekanisme tertentu. Ada dua jenis sinyal: Sinyal Analog Sinyal yang berubah secara kontinyu (halus atau sedikit demi sedikit) sesuai dengan informasi yang dikandungnya. Beberapa peralataelektronik seperti penguat (amplifier), tuner, radio, dan televisi menggunakan sinyal analog terutama di bagian depan dan bagian akhirnya. Komponen utama dalam rangkaianelektronik analog adalah komponen pasif (ex : resistor, kapasitor, induktor,transformator), dan komponen aktif (ex: transistor, diode, FET, CMOS, dll).

Sinyal Analog Sinyal Digital Sinyal elektrik yang berubah secara diskrit (tinggi atau rendah) sesuai dengan nilai logika (0 atau 1) dari informasi yang akan diproses. Sinyal ini didapat dari sebuah sensor dan digunakan untuk memberikan informasi keadaan sehingga dapat menentukan proses selanjutnya. Komponen elektronika yang menggunakan sinyal digital ini diantaranya adalah gerbang logika, jam digital, kalkulator, PDA (Personal Data Asisten), mikroprosesor, dan komputer.

Sinyal Digital

Kontroler Kontroler adalah elemen yang mengambil keputusan apakah keadaa objek kendali telah sesuai dengan nilai referensi yang diinginan dan kemudian memproses informasi untk menetapkan nilai, guna mereferensi keadan objek kendai.

Fungsi dari kontroler adalah mengedalikan sisetm dengan memanipulasi sinyal eror,sehingga respon sistem(output) sama dengan yang kita inginkan(input). Fungsi kontroler : Mengendalikan sistem dengan memanipulasi sinyal error, sehingga respon sistem (output) sama dengan yang kita inginkan (input Otak dari sistem. Ia menerima error / e(t) sebagai input Lalu menghasilkan sinyal kontrol / u(t) U(t) menyebabkan controlled variable / c(t) menjadi sama dengan set point / r(t)

Aktuator Aktuator adalah otot dalam suatu sistem mekatronik yang meerima sinyal dan dengan itu menghasilkan suatu perubahan pada sistem fisik dengan cara menghasilkan gaya, gerak,panas, aliran fluida. Aktuator dapat melakukan hal tertentu setelah mendapat perintah dari kontroler.Misalnya pada suatu robot pencari cahaya, maka jika terdapat cahaya sensor akan memberikan informasi kepada kontroler yang kemudian akan memerintahkan kepada aktuator untuk bergerak mendekati arah cahaya Aktuaor berfungsi sebagai peralatan mekanis untuk menggerakkn atau mengontrol sebuah mekaisme atau sistem, aktuator dikaitkan dengan lengan mekanik yang biasanya digerakkan oleh lengan mekanik yang dikendalikan oleh media pengontrol otomatis. Macam macam Aktutuator Hydraulic Menggunakan fluida / oli, kurang dalam segi kebersihan, beresiko kebakaran. Torsinya besar kontruksinya sukar Pneumatic Menggunakan tekaanan udara merupakan jenis yang termurah, terpraktis dan fixed points. digunakan untuk mengendalikan persendian prismatik karena dapat menghasilkan gerakan linier secara langsung (sering disebut dengan penggerak linier). Kelebihan Pneumatik : Lebih murah, kebocoran kecil masih dapat diterima, dan memiliki respon yang lebih cepat dibandingkan hidrolik.

Electric Yang dimaksud adalah motor listrik. Ada dua jenis motor, yaitu motor DC dan motor stepper. Ciri khasnya adalah kecepatan,sifat mudah diatur dari torsi kecil sampai sedang,menghasilkan gerakan rotasi. Keunggulan actuator elektrik yaitu : Mudah dalam pengontrolan Mulai dari mW sampai MW Berkecepatan tinggi 1000-10000rpm Banyak macamnya Akurasi tinggi Torsi ideal untuk pergerakan Efisiensi tinggi

Bilangan Biner, Desimal, Heksadesimal dan Oktal Bilangan Biner (basis 2)adalah bilangan yang hanya menggunakan 2 angka, yaitu 0 dan 1. Bilangan biner juga disebut bilangan berbasis 2. Setiap bilangan pada bilangan biner disebut bit, dimana 1 byte = 8 bit. Contoh penulisan : 1101112 Bilangan Desimal adalah sstem bilangan yang menggunakan 10 macam angka dari 0,1, sampai 9. Sistem bilangan desimal sering dikenal sebagai sistem bilangan berbasis 10, karena tiap angka desimal menggunakan basis (radix) 10, seperti yang terlihat dalam contoh berikut: angka desimal 123 = 1*102 + 2*101 + 3*100 Bilangan Oktal(berbasis 8) adalah bilangan, yang menggunakan angka 0 sampai 7. Contoh penulisan : 178 Bilangan Heksadesimal(basis 16) adalah bilangan menggunakan 16 buah simbol, mulai dari 0 sampai 9, kemudian dilanjut dari A sampai F. Jadi, angka A sampai F merupakan simbol untuk 10 sampai 15. Contohpenulisan : C516

Aplikasi Mekatronika Aplikasi mekatronika dapat dicontohkan pada lengan robot dan mesin bubut kontrol numerik,alat ini dapat melakukan pekerjaan pekerjaanyang berbeda dengan cara merubah program pada alat tersebut sesuai kondisi yang diminta,karena telah ditambahkan beberapa kemampuan kendali aktif yang canggih terhadap mekanisme yang telah ada.

Teknik Otomotif Sebagai contoh sistem mekatronik pada kendaraan bermotor adalah sistem rem ABS ( Anti-lock Breaking system) atau sistem pengereman yang menghindari terkuncinya roda sehingga mobil tetap dapat dikendalikan dalam pengereman mendadak, ESP ( Elektronik Stability Programm), ABC ( Active Body Control) dan Motor-Managemen-System. Teknologi Penerbangan Dalam teknologi penerbangan moderen digunakan Comfort-In-Turbulence System sehingga dapat meningkatkan kenyamanan penumpang walau ketika terjadi turbulensi. Gust Load Alleviation serta banyak contoh lainnya. Teknik Produksi Contoh dalam teknik produksi adalah penggunaan sensor pada robot. Sistem kendali umpan balik pada elektromotor berkecepatan rotasi tinggi dengan pemegang as tenaga magnet. Serta pemutar CD, Harddisk serta mesin pencetak berkecepatan tinggi, atau alat-alat elektronika yang biasa kita gunakan sehari-hari aplikasi mekatronika akan sangat sering kita jumpai.