mekatronika dan penerapanya

MEKATRONIKA

istilah “mekatronika” pada awalnya diperkenalkan di jepang oleh yasakawa electronic corp. pada awal 1970-an yang kemudian dikenal luas dibenua eropa. istilah ini merupakan gabungan dari kata “mechanical” atau “mechanism” dengan “electronics“. terdapat banyak definisi yang dapat menerangkan definisi mekatronika beberapa definisi yang diambil dari berbagai sumber

” integration of microprocessor control system, electrical system and mechanical system”(bolton,Mechatronics)

” the synergistic use precision engineering, control theory, computer science, and sensor and actuator technology to design improved products and processes (ME Magazine)

Berdasarkan hasil Musyawarah nasional mekatronika, Bandung 28 Juli 2006, komunitas mekatronika indonesia merekomendasikan definisi Mekatronika sebagai berikut:

Mekatronika adalah sinergis IPTEK teknik mesin, teknik elektronika, teknik informatika dan teknik pengaturan (atau teknik kendali) untuk merancang, membuat atau memproduksi, mengoperasikan dan memelihara sebuah sistem untuk mencapai tujuan yang diinginkan.

semakin majunya pengetahuan pada bidang mekatronika dan telah banyaknya pengunaan ilmu mekatronika dalam berbagai bidang maka dibawah ini adalah beberapa contoh pengunaan sistem mekatronika pada berbagai bidang

manufatur

lengan robot sering digunakan dalam banyak proses produksi pada zaman yang sudah maju ini lengan robot bahkan mengantikan tugas manusia pada saat proses assambly , pengelasan dan pemindahan.

Prinsip kerja lengan robot dengan menggunakan pengontrolan motor robot lengan  menggunakan mikrokontroller dengan pengontrolan motor servo terdiri dari beberapa sumbu gerakan (joint) aktuator atau lengan (link) dan penjepit yang diotomasikan sesua keinginan

gambar lengan robot

medikal

sistem mekatronika juga banyak digunakan pada bidang medis seperti pada alat EKG ( elektro kardio grafi ) digunakan untuk merekam aktivitas jantung Elektrokardiograph bekerja dengan prinsip mengukur perbedaan potensial listrik. Seperti yang sudah disebutkan di atas, tubuh manusia menghasilkan listrik walaupun dengan jumlah yang sangat kecil. Apabila ada listrik, maka pasti ada perbedaan potensial atau tegangan listrik. Tegangan  listrik ini dapat menggamabarkan atau mengilustrasikan keadaan denyut jantung manusia. sensor pada penerapan mekatronika sangat berperan penting pada kepresisian alat

Elektroda yang digunakan pada EKG biasanya dibuat dari bahan Ag atau AgCl. Bahan-bahan ini digunakan untuk mengurangi noise karena pergerakan. Selain elektroda, EKG juga membutuhkan tranducer. Tranducer ini digunakan untuk mengkonversi informasi yang didapatkan oleh elektroda menjadi sesuatu yang dapat kita baca pada kertas EKG.Tatapi pada zaman sekarang EKG menggunakan ADC, sehingga pulsa listrik analog yang ditangkap oleh elektroda akan dikonversi menjadi digital dan akan diolah di komputer.

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.

komponen penting pada prinsip kerja ABS ( Anti-lock braking system)

Sensor

Sensor ini berfungsi untuk membaca kecepatan putaran roda, terdapat di setiap roda atapun di diferensial baik roda depan maupun belakang

Katup Pengereman

Di setiap jalur minyak rem terdapat katup, dan katup ini dikendalikan oleh komputer / kontroler ABS. Secara umum, katup rem memiliki tiga posisi yang berbeda.

  • Katup Posisi Satu: Dalam posisi ini, katup dalam posisi terbuka penuh, sehingga tekanan minyak rem secara penuh, langsung diteruskan ke rem.
  • Katup Posisi Dua: Dalam posisi ini, katup akan menghalangi tekanan minyak rem, sehingga tekanan tidak akan diteruskan ke rem walaupun pengemudi menekan rem.
  • Katup Posisi Tiga: Dalam posisi ini, katup akan menghalangi sebagian dari tekanan minyak rem, sehingga tekanan hanya setengah yang diteruskan ke rem, walaupun pengemudi menekan rem secara penuh

Valve

katup pengereman saat terjadi proses breaking

ABS Actuator

mengontrol tekanan minyak rem pada setiap roda silinder mengunakan sinyal komputer

Pompa

Fungsi dari pompa ini adalah mengembalikan tekanan pada jalur pengereman yang dilepaskan oleh katup ke rem.

Kontroler / Komputer

Fungsi dari alat ini adalah otak yang mengendalikan katup dan mengolah data dari sensor kecepatan

prinsip kerja

pada saat kendaraan menempuh jarak dengan kecepatan tertentu contoh 90 km/jam saat ingin melakukan pengereman biasanya akan membutuhkan waktu beberapa detik untuk kendaraan agar berhenti namun apabila dilakukan pengereman mendadak roda kendaraan akan mengalami kuncian akibat proses pengereman yang tiba tiba

karena itulah sistem ABS pada kendaraan sangat dibutuhka ,kontroller pada sistem ABS telah diprogram agar kuncian pada roda tidak terjadi,proses yang terjadi pada prinsip ABS. Kontroller akan mendapatkan data dar sensor kecepatan kntroller akan memerintahkan katup menghalangi tekanan dengan mengambil katub posisi dua atau tiga , setelah putaran roda terdeteksi oleh sensor kecepatan kontroller akan memerintahkan katup ke posisi satu, yang membuat tekanan minyak rem kembali dan diteruskan ke rem proses ini terjadi setiap saat dan terjadi sangat cepat

SINYAL

sinyal adalah besaran fisik yang besar atau variansinya terhadap waktu memuat informasi. Pada umumnya informasi pada sinyal dapat berupa keadaan, laju perubahan , level, bentuk ataupun frekuensi. Secara umum sinyal dapat dibedakan menjadi dua jenis sinyal, yaitu sinyal analog dan sinyal digital.

Sinyal analog

Sinyal analogadalah sinyal yang kontinyu terhadap waktu. untuk pengambilan data pada rentang waktu tertentu diperoleh jumlah data yang banyak tak terhingga. Sinyal analog juga kontinu terhadap nilainya. Dalam rentang niai sinyal tertentu , terdapat kemungkinan nilai data yang tak terbatas. Pada dasarnya hampir semua sinyal yang terdapat di alam adalah sinyal analog misalnya temperatur, tekanan, dan kecepatan fluida

sebelum memasuki pembahasan sinyal digital, terlebih dulu akan dibahas sinyal diskret ( discrete signal ) dan sinyal cuplik waktu ( time sampling signal ). sinyal diskret adalah sinyal yang nilainya bertingkat-tingkat. Dalam rentang nilai sinyal tertentu , kemungkinan nilai data yang ada hanyalah terbatas contoh sinyal diskret adalah jumlah orang dalam kelas. Tidak mungkin terdapat 36,5 orang pasti jumlahnya merupakan bilangan bulat positif

Sinyal cuplik waktu adalah sinyal yang telah mengalami proses pencuplikan ( sampling). Proses pencuplikan adalah proses pengambilan data pada rentang waktu tertentu diperoleh jumlah data yang banyaknya tak terhingga. Untuk mengambarkan sinyal cuplik waktu dicontohkan suatu radar pada bandara. Radar tersebut berputar kontinyu dengan kecepatan putar konstan , sehingga radar tersebut tidak bisa mengetahui posisi pesawat pada setiap waktu

Sinyal digital

Pengertian sinyal digital adalah Sebuah sinyal digital yang merupakan sebuah sinyal data yang terdapat dalam bentuk pulsa dan dapat mengalami sebuah perubahan yang secara tiba tiba dan memiliki besaran antara 0 sampai 1, singkatnya sinyal digital adalah sinyal cuplik waktu yang nilainya diskret, sinyal digital yang hanya mempunyai dua buah kemungkinan keadaan disebut sinyal biner , kemungkinan keadaan sinyal biner ini dapat berupa on/of, high/low, ataupun 0/1

Tujuan dilakukannya pengolahan sinyal bisa berbeda-beda, antara lain

Penapisan signal bertujuan untuk memisahkan suatu sinyal yang tercampur dengan derau atau sinyal lainyang tidak diperlukan. Misal, ketika kita mengukur gelombang laut dengan alat yang bernama waverecorder, maka sinyal yang didapatkan sebenarnya adalah kombinasi ‘sinyal’ gelombang dan ‘sinyal’ pasang surut. Penapisan signal dapat dilakukan untuk meisahkan kedua sinyal tersebut.

pendeteksi sinyal

Pendeteksian Signal untuk mengetahui keberadaan suatu sinyal dalam sinyal kompleks yang diolah. Contoh, dalam sinyal EKG misalnya terkadang pengetahuan tentang keberadaan gelombang yg diperlukan.

kompresi sinyal

Kompresi Signal bertujuan untuk memperkecil ukuran sinyal tanpa harus kehilangan informasi yang terdapat pada sinyal. Contoh, untuk dapat menggunakan banwidth yang tersedia, maka sinyal yang akan ditranfer lewat internet biasanya akan dikompres terlebih dahulu.

pengenalan pola , serta

restorasi sinyal dan rekontuksi sinyal

sumber : MEKATRONIKA / Agung Nugroho Adi edisi pertama – yogyakarta;                     Graha Ilmu,2010,xii + 260,1 jil .; 23 CM