MAKALAH PENERAPAN TEKNOLOGI PADA ELEKTRO

MAKALAH

PENERAPAN TEKNOLOGI PADA ELEKTRONIKA

INDUSTRI DI BANTEN

Disusun oleh:

Lolie Myranis G.A (3333121261)

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYSA

CILEGON – BANTEN

1. Pendahuluan

Elektronika daya merupakan salah satu bidang ilmu dalam sistem kelistrikan yang mempelajari tentang konversi daya listrik. Tujuan dari artikel ini adalah membahas tentang peranan atau aplikasi elektronika daya dalam industri baja secara umum. Biasanya penggunaan elektronika daya dalam sebuah industry baja yaitu system penggerak motor listrik dan system kendali industrinya.

Dewasa ini, elektronika daya adalah teknologi yang cukup maju di bidang tenaga listrik yang membahas tentang konversi daya listrikdengan menggunakan prinsip utamanya yaitu proses penyaklaran (switching) pada komponen semikonduktor. Dengan pengembangan teknologi semikonduktor daya, batas daya yang dapat ditangani dan kecepatan penyaklaran dari komponen daya meningkat sangat pesat. Pengembangan teknologi mikroprosesor memberikan pengaruh yang sangat besat pada pengendalian strategi kendali pada peralatan semikonduktor daya.

“Peralatan daya modern menggunakan semikonduktor daya yang dapat diumpakan sebagai otot dan mikro elektronik yang memiliki kemampuan dan kecerdasan otak”[1]. Elektronika daya memiliki banyak aplikasi pada kehidupan di zaman sekarang, misalnya pada pengendalian motor listrik yaitu dengan VSD, catu daya system propulsi, system HVDC (High Voltage Direct Curent) dan sebagainya. Namun, pada artikel ini akan dibahas secara umum bagaimana peranan elektronika daya dalam sector industry baja khususnya tentang pengendalian pada Rolling Mill Drives.

2. Aplikasi Teknologi

ROLLING DAN TANUR LISTRIK

logam yang mana stok logam dilewati leh satu atau banyak pasangan gulungan untuk mengurangi ketebalan.

Gambar 1. Skematik Rolling [1]

Gambar 2. Tanur Listrik [3]

PENGENDALIAN ROLLING MILLS

Dalam industri baja, seringkali digunakan topologi AC-AC Converter (Cyclo-converter) sebagai pengendali dari Rolling Mills-nya. Dengan menggunakan sistem kendal Cyclo-converter ini terdapat beberapa keuntungan yaitu :

 Mengurangi biaya lifetime (lifetime cost)

 Mengurangi pemeliharaan (maintenance)

Gambar 3. Diagram Blok Cycloconverter[4]

Pada Cycloconverter, terdapat tiga prinsip kerja yaitu :

 Single-phase to Single Phase (1f-1f) Cycloconverter

 Three-Phase to Single-Phase (3f-1f)Cycloconverter

 Three-Phase to Three-Phase (3f-3f) Cycloconverter

Namun, pada artikel ini akan dibahas hanya pada Single-phase to Single Phase (1f-1f) Cycloconverter.

Konverter ini terdiri dari rangkaian back-to-back connectiondan dua rangkaian penyearah gelombang penuh. Tegangan masukan vs adalah tegangan ac sinusoidal. Asumsi bahwa semua Thyristor memiliki sudut penyalaan a=0° yang artinya thyristor bekerja seperti layaknya dioda.Misalkan pada output, operasinya untuk mendapatkan satu per empat dari frekuensi input. Untuk dua siklus pertama, konverter positif beroperasi menyuplai arus pada beban. Dia menyearahkan tegangan input; sehingga, beban melihat 4 setengah siklus positif. Pada dua siklus selanjutnya, konverter negatif beroperasi menyuplai arus ke beban pada arah yang berlawanan. Hal di atas dapat dilihat pada gelombang pada gambar dibawah ini.

Gambar 5. Bentuk gelombang cycloconverter (a) Tegangan masukan (b) Tegangan keluaran pada sudut penyalaan nol (c) Tegangan keluaran dengan sudut penyalaan pi/3 rad (d) Tegangan keluaran dengan sudut penyalaan yang bervariasi

Frekuensi Vo dapat diubah dengan cara memvariasikan jumlah siklus positif dan negatifnya. Dengan operasi di atas, 1f-1f Cycloconverter dapat menyuplai tegangan tertentu pada sudut penyalaan tertentu.

Ada beberapa definisi dari para ahli yang dapat memberikan gambaran pengertian tentang Elektronika, sebagai berikut :

1) Menurut Fitrzgerald, Higginbotham dan Grabel

“Electronics is the branch of Electronical Engineering which deals extensively with the transfer of information by means of electromagnetic energy”.

Artinya : Elektronika adalah cabang ilmu listrik yang bersangkutan secara luas dengan alih informasi menggunakan tenaga elektromagnetik.

2) Menurut J. Millman

“Electronics is the science and the technology of the passage of charged particles in a gas, in a vaccum, or in a semiconductor”. Artinya : Elektronika adalah ilmu dan teknologi tentang

melintasnya partikel bermuatan listrik didalam suatu gas atau suatu ruang hampa, atau suatu semikonduktor.

3) Menurut E. Carol Young

“The study, design, and use of devices that depend on the conduction of electricity through a vaccum, gas, or semiconductor”.

Artinya : Elektronika meliputi studi, perancangan dan penggunaan piranti-piranti yang berdasar hantaran listrik di dalam suatu ruang hampa, gas dan semikonduktor.

4) Menurut H.C. Yohannes

Dari definisi-definisi tersebut pada hakikatnya Elektronika mempelajari pengendalian dan penerapan gerakan partikel pembawa muatan (elektron) dalam ruang hampa, gas atau semikonduktor.

b. Perkembangan Elektronika

Lahirnya elektronika sebenarnya mula-mula atas tuntutan kebutuhan manusia akan sarana telekomunikasi. Sarana

telekomunikasi menggunakan telepon yang ditemukan oleh A.G. Bell pada tahun 1876 masih terlalu sederhana, banyak keterbatasanketerbatasannya. Untuk memungkinkan hubungan yang mencapai jarak jauh dan mutu yang baik serta kapasitas saluran yang tinggi, dituntut adanya penguatan sinyal, modulasi, demodulasi serta multipleksi. Dan untuk mencapai jarak yang lebih jauh lagi dengan beaya yang lebih murah, diperlukan penggunaan media gelombang elektromagnetik.

Pada tahun 1896 Marconi berhasil menciptakan telegrap radio, telegrap tanpa kabel, tetapi menggunakan media gelombang elektromagnetik. Dengan demikian tuntutan jarak yang jauh dapat dipenuhi. Namun tuntutan-tuntutan yang lain belum dipenuhi, sehingga para ahli terus bekerja tanpa mengenal lelah.

dipandang sebagai tahun “kelahiran” Elektronika. Namun ada orang yang menyatakan tahun 1906 yakni tahun ditemukannya tabung trioda ini sebagai tahun “kelahiran” Elektronika, ada pula yang menyatakan tahun 1911 yakni tahun diperolehnya tabung trioda yang lebih handal (setelah disempurnakan tabung hampa udaranya dan digunakan katoda lapis oksida).

Dengan ditemukannya tabung trioda ini dan lebih-lebih dengan ditemukannya tabung iconoscope yaitu tabung hampa yang merupakan alat dasar dalam kamera televisi oleh Vladimir Zwonykin padaa tahun 1920, maka industri radio dan televisi berkembang pesat.

Ditinjau dari daya yang digunakan, kecepatan, ukuran geometrik, berat dan kemudahan rusak, tabung trioda diatas masih banyak keterbatasan-keterbatasannya. Oleh karena itu para ahli berusaha untuk memperoleh alat yang mempunyai fungsi sama, tetapi dengan keterbatasan-keterbatasan minimal.

Pada tahun 1948 John Bardeen, Walter H. Brattain dan William Shockley menemukan alat tersebut, yang diberi nama transistor. Transistor ini dibuat dari bahan semikonduktor, dan transistor ini dapat menggantikan fungsi tabung trioda. Karena tidak menggunakan filamen pemanas seperti pada tabung hampa, transistor tidak banyak memakan daya. Disamping itu ukurannya kecil dan tidak mudah pecah. Akibatnya radio yang menggunakan transistor dapat dibuat berukuran kecil dan dapat menggunakan baterai sebagai sumber daya listriknya. Disamping itu transistor dapat diproduksi secara massal sehingga harga menjadi murah. Demikian pula dengan menggunakan transistor orang dapat membuat komputer elektronika yang lebih kecil tetapi mempunyai kemampuan lebih tinggi daripada jika menggunakan tabung hampaa.

= papan rangkai tercetak), melalui penyoldiran. Suatu kelemahan dari hubungan semacam ini adalah reliabilitas tidak prima disamping ukuran masih cukup besar, walaupun tidak sebesar pada rangkaian dengan tabung hampa. Karena itu para ahli berusaha untuk mengatasi keterbatasan-keterbatasan ini.

Pada tahun 1958 J.S. Kilby menemukan rangkaian terpadu (IC = “integrated circuit” = rangkaian terintegrasi), suatu keping (chip) silikon tunggal yang ukurannya sangat kecil (≈ 1 mm2_{) yang diatasnya}

berisi rangkaian Elektronika yang diproses dengan teknik-teknik difusi dan pengendapan. Semenjak ditemukan rangkaian terpadu tersebut, jumlah komponen per chip terus berkembang sehingga dewasa ini dikenal IC jenis SSI (“Small Scale Integration”), MSI (“Medium Scale Integration”), LSI (“Large Scale Integration”), VLSI (“Very Large

Scale Integration”), yang masing-masing mempunyai jumlah komponen (transistor) per chip 10-100, 100-1000, 1000-100.000, dan > 100.000. Dengan ditemukannya rangkaian terpadu ini sejarah Elektronika mengalami babak baru yaitu babak mikroelektronika.

Dengan semakin meningkatnya jumlah komponen per chip dalam rangkaian terpadu (IC) ini maka terdapat kecenderungan pemakaiannya menjadi makin khusus, sehingga tidak diproduksi secara besar-besaran, akibatnya harganya menjadi mahal.

Jika diamati perkembangan Elektronika dari sejak “kelahirannya” sampai sekarang, nampak bahwa perkembangan tersebut menuju miniaturisasi komponen. Bahkan dewasa ini telah ditemukan “one chip micro computer” atau mikro komputer dalam satu chip. “Komponen” baru ini terdiri atas mikroposesor, memori baca tulis, memori baca, dan unit input-output yang seluruhnya terletak dalam satu chip. Disamping itu perkembangan menuju ke arah peningkatan kemampuan, dan “intelegensi”.

Gambar I-1 menunjukkan perkembangan komponen tersebut.

c. Bidang-bidang Elektronika

Bidang-bidang yang berkecimpung dalam elektronika telah berkembang pesat. Bidang-bidang itu antara lain :

1) Bidang Instrumentasi dan Kontrol

Bidang ini berkecimpung pada peralatan seperti pengembangan alat ukur elektronik, instrumentasi penelitian, alat pemroses data serta alat kontrol atau otomatisasi seperto sistem mikroprosesor untuk kontrol dan sebagainya.

2) Bidang Telekomunikasi

Bidang ini berkecimpung pada alih informasi jarak jauh baik menggunakan kabel maupun tidak. Sebagai contoh pengembangan komunikasi telepon menggunakan relay elektronik, komunikasi data menggunakan komputer dan telepon, komunikasi berita dan gambar melalui satelit, komunikasi menggunakan gelombang radio frekuensi tinggi dan gelombang mikro dan sebagainya.

3) Bidang Elektronika Konsumer

Bidang ini berkecimpung pada produksi peralatan-peralatan kebutuhan umum seperti radio, televisi, perekam kaset audio maupun video, penyedia daya serta komponen-komponen elektronika.

Industri atau perusahaan Elektronika dewasa ini dapat dikelompokkan dalam 4 K, yaitu komponen, komunikasi, kendali dan komputasi.

4) Bidang Elektronika Kuantum

dijalarkan dalam serat (fiber) optik dan sebagainya.

d. Ruang Lingkup Elektronika

Sering timbul kerancuan antara Elektronika dengan kelistrikan. Namun dari definisi dan pengertian dimuka sebenarnya kerancuan ini tidak perlu terjadi. Sebagai contoh pengen dalian dan penerangan gerakan elektron dalam logam saja belum termasuk dalam kelistrikan. Lebih jauh pada umumnya elektronika menggunakan komponen aktif sedang kelistrikan hanya menggunakan komponen pasif saja.

Di dalam elektronika dikenal istilah komponen, rangkaian dan sistem. Komponen adalah unsur pembentuk rangkaian, sedang rangkaian adalah unsur pembentuk sistem. Berdasarkan kemampuannya memperkuat sinyal, komponen elektronika dibagi menjadi komponen aktif yaitu komponen yang dapat memperkuat sinyal dan komponen pasif yaitu komponen yang tidak dapat memperkuat sinyal. Sebagai contoh komponen aktif adalah tabung trioda, transistor dan sebagai contoh komponen pasif adalah resistor, induktor dan kapasitor.

Untuk rangkaian elektronika dibedakan menjadi rangkaian diskrit yaitu rangkaian yang hubungan antar komponennya melalui PCB, kabel atau penyoldiran dan rangkaian terpadu (IC) yang hubungan antar komponennya terpadu dalam suatu chip atau keping (pada umumnya silikon).

Berdasarkan cara pengolahan dan penampilan data atau informasinya, maka sistem dibedakan menjadi sistem analog dan sistem digital. Pada sistem analog data atau informasi yang diolah atau ditampilkan dinyatakan dalam suatu variabel rangkaian yang harganya dapat berubah secara kontinue, sedang pada sistem digital data atau informasi yang diolah atau yang ditampilkan dinyatakan dalam suatu variabel rangkaian yang harganya diskrit dengan dua keadaan atau dua harga yang berbeda. Sebagai contoh pengukuran arus listrik dengan sistem analog dinyatakan dengan variabel simpangan galvanometer yang kedudukannya dapat disetiap tempat (kontinue) antara simpangan nol dan maksimum. Sedang dengan sistem digital dinyatakan dengan variabel hidup dan matinya dioda pada peraga “seven segment” yang menyatakan angka-angka besarnya arus listrik tersebut.

4. PERUSAHAAN ELEKTRONIKA

Implementasi ERP pada perusahaan menggunakan ERP MFG Pro yang digunakan untuk menggantikan sistem informasi yang dikembangkan sendiri perusahaan dengan menggunkan konsultan lokal. Kesulitan yang dialami perusahaan ketika menggunakan ERP yang dikembangkan sendiri sangat tergantung pada keberadaan perusahaan.

Perusahaan menerapkan sistem ERP pengembangan sendiri oleh perusahaan pada seluruh cabang perusahaan di Indonesia khususnya dalam bidang distribusi. Kelemahan kedua yang dimiliki perusahaan dengan pengembangan sendiri adalah tidak adanya standard antara cabang satu dengan cabang lainnya sehingga ketika induk organisasi meminta laporan cabang tidak memiliki standard yang jelas. Induk organisasi menetapkan untuk menggunkan MFG Pro.

kemampuan dasar teknologi informasi dan memahami sistem distribusi dilatih oleh vendor MFG PRO selama enam bulan bersama-sama dengan IT manajer. Implementasi pada bagian distribusi selama satu tahun tujuh bulan untuk seluruh wilayah Indonesia. Perusahaan tidak mengimplementasikan ERP pada bagian lain perusahaan karena perusahaan kurang mampu membeli semua modul disebabkan omzet perusahaan pertahun tidak cukup besar untuk membeli sistem ERP yang mahal. Pada perusahaan fungsi key user dibawah departemen teknologi informasi yang membangun konsep analisa bisnis dan menyelesaikan permasalahan-permasalahan dilapangan serta pengembangan sistem.

5. Perkembangan teknologi elektronika

diskrit yang benar-benar mengubah fikiran yang sudah berjalan lebih dari satu abad. Sisi lain yang tak kalah mengejutkan sebagai akibat lahirnya konsep kuantum in adalah lahirnya fisika zat padat oleh F. Seitz dan fisika semikonduktor oleh J. Bardeen di Amerika Serikat, W.B. Sockley di Inggris dan Love di Rusia pada tahun 1940. Kemajuan riset dalam bidang fisika telah mengantarkan para fisikawan dapat meneliti dan mempelajari berbagai sifat kelistrikan zat padat. Dari penelitian ini telah ditemukan bahan semikonduktor yang mempunyai sifat listrik antara konduktor dan isolator. Penemuan bahan semikonduktor kemudian disusul dengan penemuan komponen elektronik yang disebut transistor. Dalam perjalanan berikutnya, transistor tidak hanya mengubah secara mencolok berbagai aspek kehidupan moderen, tetapi transistor tergolong salah satu dari beberapa penemuan moderen yang memajukan teknologi dengan biaya rendah. Transistor dapat dihubungkan pada rangkaian elektronik sebagai komponen terpisah atau dalam bentuk terpadu pada suatu chip. Pada tahun 1958, insinyur di dua perusahaan elektronik, Kilby (Texas Instrument) dan Robert Noyce (Fairchild) telah memperkenalkan ide rangkaian terpadu monolitik yang dikenal dengan nama IC (integrated circuit). Kemajuan dalam bidang mikroelektronika ini tidak terlepas dari penemuan bahan semikonduktor maupun transistor. Komputer digital berkecepatan tinggi bisa terwujud berkat penggunaan transistor dalam IC yang merupakan kumpulan jutaan transistor renik yang menempati ruangan sangat kecik, yang semula hanya bisa ditempati oleh sebuah transistor saja.

Ukuran Komponen Serba Kecil

Computer) yang diperkenalkan pada tahun 1942. Komputer ini berukuran sangat besar, sebesar salah satu kamar di rumah kita, karena di dalamnya menggunakan 18 ribu tabung hampa. Komputer elektronik generasi pertama yang diberi nama ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) dikembangkan pada zaman Perang Dunia Kedua dan dipakai untuk menghitung tabel lintasan peluru dalam kegiatan militer. Pergeseran penting dalam elektronika telah terjadi pada akhir tahun 1940-an. Fungsi tabung-tabung elektronik saat itu mulai digantikan oleh transistor yang dibuat dari bahan semikonduktor. Penggunaan transistor yang mulai mencuat ke permukaan pada tahun ’70-an ternyata memiliki beberapa kelebihan dibandingkan tabung hampa elektronik, antara lain :

1. Transistor lebih sederhana sehingga dapat diproduksi dengan biaya lebih rendah.

2. Transistor mengkonsumsi daya yang lebih rendah dibandingkan tabung hampa.

3. Transistor dapat dioperasikan dalam keadaan dingin sehingga tidak perlu waktu untuk pemanasan.

4. Ukuran transistor jauh lebih kecil dibandingkan tabung hampa.

5. Daya tahan transistor lebih lama dan dapat mencapai beberapa dasawarsa. 6. Transistor mempunyai daya tahan yang tinggi tehadap goncangan dan

getaran.

yang jauh lebih tinggi. Pengaruh kemajuan dalam teknologi elektronika ini demikian pesatnya mengubah wajah teknologi dalam bidang telekomunikasi dan automatisasi. Kemajuan dalam kedua bidang tersebut menyebabkan kontribusi sain ke dalam teknologi yang sangat besar, hampir mencapai 50 % dalam proses, sehingga teknologi semacam ini disebut High-Technology. Selain pada komputer, kita juga bisa menyaksikan produk elektronik berupa ponsel yang proses miniaturisasinya seakan tak pernah berhenti, baik dalam aspek disain produknya maupun dalam aspek teknologi mikroelektronikanya. Sebagai anak kandung jagad mikroelektronika, kehadiran ponsel selalu mengikuti perkembangan teknologi mikroelektronika sehingga dapat tampil semakin mungil dan lebih multi fungsi dibandingkan generasi sebelumnya. Mengecilnya ponsel juga didukung oleh kemampuan para ahli dalam mengintegrasikan berbagai komponen baru yang ukurannya lebih kecil seperti mikrochip, yang kemampuannya selalu meningkat seiring dengan perjalanan waktu, dan semakin banyak fungsi yang dapat dijalankannya. Kini ponsel dengan berbagai fasilitas di dalamnya bisa masuk ke dalam genggaman tangan.

Beralih ke Nanoteknologi