Gambar Komponen komponen utama sistem me
Komponen-Komponen Sistem M ekatronika
Gambar: Komponen-komponen utama sistem mechatronic
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
1
Elektronik
Contoh: Semiconductor devices
Komponen-komponen Semikondukt or(Semiconduct or devices),
sepert i dioda dan t ransist or t elah merubah kehidupan manusia
sejak t ahun 1950. Dua macam bahan semikondukt or yang sering
digunakan dalam prakt ik adalah Germanium dan Silizium (silicon )
Gambar: p-n junction diode.
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
2
Gambar: (a) NPN bipolar t ransistor , (b) PNP bipolar t ransistor.
Gambar: PNP Transistor Device
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
3
Gambar: macam penyearah (rect ifier )
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
4
Gambar: Simbol Oprat ional Amplifier (OpAmp) dan karakterist iknya
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
5
Gambar: Equivalent Schemat ic and Connect ion Diagrams IC LM 386
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
6
Gambar: Aplikasi IC LM 386 unt uk Square Wave Oscillat or
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
7
Digital control
Transfer function
Suat u fungsi pengubah( t ransfer funct ion) menunjukkan
hubungan ant ara masukan(input ) dari suat u sist em dengan
keluarannya(out put ). Pada umumnya t ransfer funct ion
dit uliskan menggunakan frequency domain (s).
Input
Out put
Sistem
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
8
Jika x(t) adalah input yang diberikan kepada sistem dan
y(t) adalah out put dari sistem, maka dengan menggunakan
t ransformasi Laplace input dinyatakan sebagai X(s) dan
Out put sebagai Y(s).
Transfer Funct ion dari sistem dinyatakan sebagai G(s),
yait u;
Y ( s)
G(s)
X ( s)
Y(s)
X (s)
G (s )
Input
25/ 02/ 2014
Out put
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
9
Open-Loop System :
Sistem rangkaian terbuka adalah sistem yang t idak memiliki
sinyal umpan balik . Dalam hal ini merupakan sistem yang t idak
terkendali. Pada open-loop system t idak terdapat rangkaian
pengendali(cont rol loop ) yang menghubungkan keluaran(out put )
dari suat u sistem dengan masukannya (input ).
Gambar: Block diagram Open Loop (Forward-loop)
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
10
Sistem dengan Rangkaian Tertutup ( Closed-loop system )
Gambar: Block diagram sistem rangkaian tert ut up (closed-loop system)
dengan umpan balik sat u sat uan(unit y feedback/ gain ).
Gu(s) = t ransfer funct ion of t he uncont rolled syst em
Gc(s) = t ransfer funct ion of t he cont roller
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
11
Gambar: Block diagram sist em rangkaian t ert ut up(closed-loop
syst em) dengan suat u fungsi pengubah(t ransfer funct ion) pada
rangkaian umpan baik (feedback loop ).
G(s) = Komponen umpan depan(feedforw ard componen)
H(s)= komponen umpan balik(feedback component )
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
12
Gambar: diagram sistem rangkaian tert ut up (closed-loop system)
dengan umpan balik pada CNC syst em .
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
13
Komponen-komponen rangkaian kendali ( Control Loop)
Komponen Proportional Control
Gambar: Karakterist ik Proport ional Cont rol terhadap Step Input
S 2 K p S1
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
14
Komponen Proportional Control dengan Delay (PT1)
Gambar: Karakterist ik Proport ional Cont rol dengan delay (PT1)
terhadap St ep Input
S 2 K p [1 e
25/ 02/ 2014
t
T
]
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
15
Komponen Integral Control
Gambar: Karakterist ik Int egral cont rol terhadap st ep input
1
S2 t K I t
T1
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
16
Sensor dan aktuator
Sensor merupakan elemen unt uk mengamat i kinerja suat u
mesin at au proses.
Sensor didefinisikan sebagai suat u alat at au sist em yang dapat
merubah suat u besaran(energi) menjadi besaran lainnya.
Jenis-jenis sensor yang sering digunakan adalah; sensor jarak,
sensor gerak, sensor proximit y, sensor t egangan/ regangan dan
sensor t emperat ur.
Gambar: M easurement System
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
17
Sensor sering juga didefinisikan sebagai komponen
yang dapat merubah energi mekanik menjadi energi
list rik.
Sedangkan komponen yang merubah energi list rik
menjadi energi mekanik disebut akt uator.
Semua akt uator yang merubah suat u energi menjadi
energi lainnya disebut sebagai Transducer .
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
18
Gambar: prinsip capasit ive posit ion sensor
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
19
Gambar: sensor jarak opt is (Opt ical Proximit y Sensor)
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
20
Gambar: Aplikasi Opt ical Proximit y Sensor
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
21
Gambar: Induct ive Proximit y Sensor
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
22
Gambar: Direct ional Cont rol Valve
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
23
Gambar: Check Valve
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
24
Gambar: Elekt ropneumat ic Sensor
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
25
Information Technology
Hal ini berkenaan dengan penggunaan maupun int egrasi
t eknologi komput er dalam bidang mekat ronika. Cont oh dalam
hal ini adalah komunikasi sinyal dari pirant i/ komponen
mekat ronika lainnya dengan komput er.
Komunikasi sinyal dari dan menuju komput er besert a
bagian-bagiannya seringkali menggunakan serial maupun
parallel port .
Parallel port mampu mengirimkan 12 bit unt uk t iap clock
cycle-nya. Dan menerima dat a sampai 9 bit unt uk t iap clock
cycle.
Port t ersebut t erdiri dari 4 jalur pengat ur(cont rol lines), 5
jalur st at us(st at us line) dan 8 jalur dat a(dat a lines).
Parallel port prot ocol dist andarisasi berdasarkan IEEE 1284
st andard.
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
26
Gambar: DB-25 parallel printer port , pada IBM -PC compat ible
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
27
Gambar: Cent ronics M icro ribbon 36 pin female, banyak digunakan pada
peralatan indust ri maupun komputer pada tahun 80 an, beberapa printer.
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
28
Tabel: Karakteristik Pinout pada parallel port connectors :
Pin No (DB25)
Pin No (36 pin) Signal name
Direct ion
Register - bit
Inverted
1
1
St robe
In/ Out
Cont rol-0
Yes
2
2
Data0
Out
Data-0
No
3
3
Data1
Out
Data-1
No
4
4
Data2
Out
Data-2
No
5
5
Data3
Out
Data-3
No
6
6
Data4
Out
Data-4
No
7
7
Data5
Out
Data-5
No
8
8
Data6
Out
Data-6
No
9
9
Data7
Out
Data-7
No
10
10
Ack
In
Stat us-6
No
11
11
Busy
In
Stat us-7
Yes
12
12
Paper-Out
In
Stat us-5
No
13
13
Select
In
Stat us-4
No
14
14
Linefeed
In/ Out
Cont rol-1
Yes
15
32
Error
In
Stat us-3
No
16
31
Reset
In/ Out
Cont rol-2
No
17
36
Select -Printer
In/ Out
Cont rol-3
Yes
18-25
19-30,33,17,16 Ground
-
-
-
25/ 02/ 2014
29
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
Tabel: Jenis-jenis warna yang terdapat pada kabel parallel port 25-pin IEEE 1284.
25/ 02/ 2014
Pin
Color
Alt Color
1
red
2
pink/ red
3
brow n
4
orange
5
light-blue/ yellow
6
light-blue/ red
7
light-blue
8
blue
9
light-blue/ black
10
green
11
yellow
12
pink/ orange
13
gray
14
gray/ green
15
pink/ blue
orange/ w hite
16
pink/ black
brow n/ w hite
17
light blue/ blue
light blue/ green
18
blue-w hite
19
green/ black
green/ red
20
pink/ w hite
yellow / black
21
gray/ black
22
w hite/ black
23
purple
24
pink
25
w hite
NC
w hite/ yellow
w hite/ green
All
w hite/ purple
red/ black
green/ blue
gray/ yellow
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
30
Gambar: Sistem Komunikasi PC(Computer) dan Komponen Sistem
mekat ronika lainnya
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
31
Gambar: Komponen-komponen utama sistem mechatronic
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
1
Elektronik
Contoh: Semiconductor devices
Komponen-komponen Semikondukt or(Semiconduct or devices),
sepert i dioda dan t ransist or t elah merubah kehidupan manusia
sejak t ahun 1950. Dua macam bahan semikondukt or yang sering
digunakan dalam prakt ik adalah Germanium dan Silizium (silicon )
Gambar: p-n junction diode.
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
2
Gambar: (a) NPN bipolar t ransistor , (b) PNP bipolar t ransistor.
Gambar: PNP Transistor Device
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
3
Gambar: macam penyearah (rect ifier )
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
4
Gambar: Simbol Oprat ional Amplifier (OpAmp) dan karakterist iknya
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
5
Gambar: Equivalent Schemat ic and Connect ion Diagrams IC LM 386
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
6
Gambar: Aplikasi IC LM 386 unt uk Square Wave Oscillat or
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
7
Digital control
Transfer function
Suat u fungsi pengubah( t ransfer funct ion) menunjukkan
hubungan ant ara masukan(input ) dari suat u sist em dengan
keluarannya(out put ). Pada umumnya t ransfer funct ion
dit uliskan menggunakan frequency domain (s).
Input
Out put
Sistem
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
8
Jika x(t) adalah input yang diberikan kepada sistem dan
y(t) adalah out put dari sistem, maka dengan menggunakan
t ransformasi Laplace input dinyatakan sebagai X(s) dan
Out put sebagai Y(s).
Transfer Funct ion dari sistem dinyatakan sebagai G(s),
yait u;
Y ( s)
G(s)
X ( s)
Y(s)
X (s)
G (s )
Input
25/ 02/ 2014
Out put
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
9
Open-Loop System :
Sistem rangkaian terbuka adalah sistem yang t idak memiliki
sinyal umpan balik . Dalam hal ini merupakan sistem yang t idak
terkendali. Pada open-loop system t idak terdapat rangkaian
pengendali(cont rol loop ) yang menghubungkan keluaran(out put )
dari suat u sistem dengan masukannya (input ).
Gambar: Block diagram Open Loop (Forward-loop)
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
10
Sistem dengan Rangkaian Tertutup ( Closed-loop system )
Gambar: Block diagram sistem rangkaian tert ut up (closed-loop system)
dengan umpan balik sat u sat uan(unit y feedback/ gain ).
Gu(s) = t ransfer funct ion of t he uncont rolled syst em
Gc(s) = t ransfer funct ion of t he cont roller
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
11
Gambar: Block diagram sist em rangkaian t ert ut up(closed-loop
syst em) dengan suat u fungsi pengubah(t ransfer funct ion) pada
rangkaian umpan baik (feedback loop ).
G(s) = Komponen umpan depan(feedforw ard componen)
H(s)= komponen umpan balik(feedback component )
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
12
Gambar: diagram sistem rangkaian tert ut up (closed-loop system)
dengan umpan balik pada CNC syst em .
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
13
Komponen-komponen rangkaian kendali ( Control Loop)
Komponen Proportional Control
Gambar: Karakterist ik Proport ional Cont rol terhadap Step Input
S 2 K p S1
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
14
Komponen Proportional Control dengan Delay (PT1)
Gambar: Karakterist ik Proport ional Cont rol dengan delay (PT1)
terhadap St ep Input
S 2 K p [1 e
25/ 02/ 2014
t
T
]
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
15
Komponen Integral Control
Gambar: Karakterist ik Int egral cont rol terhadap st ep input
1
S2 t K I t
T1
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
16
Sensor dan aktuator
Sensor merupakan elemen unt uk mengamat i kinerja suat u
mesin at au proses.
Sensor didefinisikan sebagai suat u alat at au sist em yang dapat
merubah suat u besaran(energi) menjadi besaran lainnya.
Jenis-jenis sensor yang sering digunakan adalah; sensor jarak,
sensor gerak, sensor proximit y, sensor t egangan/ regangan dan
sensor t emperat ur.
Gambar: M easurement System
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
17
Sensor sering juga didefinisikan sebagai komponen
yang dapat merubah energi mekanik menjadi energi
list rik.
Sedangkan komponen yang merubah energi list rik
menjadi energi mekanik disebut akt uator.
Semua akt uator yang merubah suat u energi menjadi
energi lainnya disebut sebagai Transducer .
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
18
Gambar: prinsip capasit ive posit ion sensor
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
19
Gambar: sensor jarak opt is (Opt ical Proximit y Sensor)
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
20
Gambar: Aplikasi Opt ical Proximit y Sensor
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
21
Gambar: Induct ive Proximit y Sensor
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
22
Gambar: Direct ional Cont rol Valve
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
23
Gambar: Check Valve
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
24
Gambar: Elekt ropneumat ic Sensor
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
25
Information Technology
Hal ini berkenaan dengan penggunaan maupun int egrasi
t eknologi komput er dalam bidang mekat ronika. Cont oh dalam
hal ini adalah komunikasi sinyal dari pirant i/ komponen
mekat ronika lainnya dengan komput er.
Komunikasi sinyal dari dan menuju komput er besert a
bagian-bagiannya seringkali menggunakan serial maupun
parallel port .
Parallel port mampu mengirimkan 12 bit unt uk t iap clock
cycle-nya. Dan menerima dat a sampai 9 bit unt uk t iap clock
cycle.
Port t ersebut t erdiri dari 4 jalur pengat ur(cont rol lines), 5
jalur st at us(st at us line) dan 8 jalur dat a(dat a lines).
Parallel port prot ocol dist andarisasi berdasarkan IEEE 1284
st andard.
25/ 02/ 2014
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
26
Gambar: DB-25 parallel printer port , pada IBM -PC compat ible
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
27
Gambar: Cent ronics M icro ribbon 36 pin female, banyak digunakan pada
peralatan indust ri maupun komputer pada tahun 80 an, beberapa printer.
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
28
Tabel: Karakteristik Pinout pada parallel port connectors :
Pin No (DB25)
Pin No (36 pin) Signal name
Direct ion
Register - bit
Inverted
1
1
St robe
In/ Out
Cont rol-0
Yes
2
2
Data0
Out
Data-0
No
3
3
Data1
Out
Data-1
No
4
4
Data2
Out
Data-2
No
5
5
Data3
Out
Data-3
No
6
6
Data4
Out
Data-4
No
7
7
Data5
Out
Data-5
No
8
8
Data6
Out
Data-6
No
9
9
Data7
Out
Data-7
No
10
10
Ack
In
Stat us-6
No
11
11
Busy
In
Stat us-7
Yes
12
12
Paper-Out
In
Stat us-5
No
13
13
Select
In
Stat us-4
No
14
14
Linefeed
In/ Out
Cont rol-1
Yes
15
32
Error
In
Stat us-3
No
16
31
Reset
In/ Out
Cont rol-2
No
17
36
Select -Printer
In/ Out
Cont rol-3
Yes
18-25
19-30,33,17,16 Ground
-
-
-
25/ 02/ 2014
29
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
Tabel: Jenis-jenis warna yang terdapat pada kabel parallel port 25-pin IEEE 1284.
25/ 02/ 2014
Pin
Color
Alt Color
1
red
2
pink/ red
3
brow n
4
orange
5
light-blue/ yellow
6
light-blue/ red
7
light-blue
8
blue
9
light-blue/ black
10
green
11
yellow
12
pink/ orange
13
gray
14
gray/ green
15
pink/ blue
orange/ w hite
16
pink/ black
brow n/ w hite
17
light blue/ blue
light blue/ green
18
blue-w hite
19
green/ black
green/ red
20
pink/ w hite
yellow / black
21
gray/ black
22
w hite/ black
23
purple
24
pink
25
w hite
NC
w hite/ yellow
w hite/ green
All
w hite/ purple
red/ black
green/ blue
gray/ yellow
M ekat ronika 2014, Tjuk Oerbandono
30
Gambar: Sistem Komunikasi PC(Computer) dan Komponen Sistem
mekat ronika lainnya
25/ 02/ 2014
M ekatronika 2014, Tjuk Oerbandono
31