Mekatronika
Apa Itu Mekatronika……
Mechatronics adalah kata baru yang lahir di Jepang pada awal tahun 1970an yang merupakan gabungan antara 2 kata yaitu mechanics dan electronics. Sekarang kita sering melihat di sekeliling kita barang-barang mekatronik seperti robot, mesin bubut NC, kamera dijital, printer dan lain sebagainya.
Persamaan dari barang-barang mekatronik ini adalah bahwa objek yang dikendalikan adalah gerakan mesin. Jika dibandingkan dengan gerakan mesin konvensional maka gerakan mesin tersebut lebih bersifat fleksibel dan lebih memiliki kecerdasan. Hal ini dimungkinkan karena memanfaatkan kemajuan iptek micro-electronics.
Yang berarti, dengan bantuan micro-electronics mesin dapat bergerak dengan lebih cerdas. Jika seseorang memberikan sebuah perintah, lalu semua dapat dipasrahkan ke mesin yang dapat bergerak secara otomatis. Ini sangat membantu menciptakan mesin atau alat yang praktis dan mudah digunakan. Sehingga sumber daya pada manusia seperti waktu dan otak dapat dipakai untuk pekerjaan yang lain untuk lebih menciptakan nilai tambah.
Diagram Hubungan pembentuk pengetahuan bidang Mekatronika
Latar Belakang Lahirnya Mekatronik
Latar belakang lahirnya mekatronik dapat ditinjau dari dua sudut pandang, yaitu: sudut pandang sumber daya atau bibit dan sudut pandang kebutuhan atau permintaan.
Dari sudut pandang bibit sedikitnya ada 3 buah bibit yang mendorong lahirnya mekatronik yaitu:
(1) lahirnya device 4 bit pada tahun 1971 yang berkembang dengan pesat menjadi mikro-prosesor yang memiliki kemampuan yang semakin tinggi dan harga yang semakin rendah, (2) lahirnya motor listrik ukuran kecil yang memiliki torsi besar yang menggunakan permanen magnet rear-earth yang merupakan hasil sampingan program litbang luar angkasa NASA, dan (3) hasil-hasil teori kendali dijital.
Dari sudut pandang kebutuhan sedikitnya ada 2 buah tarikan kebutuhan yaitu:
(1) pada awal lahirnya mekatronik terdapat tarikan kebutuhan dari konsumen terhadap adanya sistem produksi yang mampu menjawab kebutuhan dengan tipe yang beraneka ragam dalam jumlah yang sedikit-sedikit, dan
(2)tarikan kebutuhan akan barang-barang atau alat-alat pemroses informasi yang memiliki kecepatan tinggi dengan dimensi kecil untuk menjawab berkembangan masyarakat informasi yaitu masyarakat dimana peranan informasi menjadi semakin penting.
Gambar di bawah ini menunjukkan sebuah contoh barang mekatronik yaitu sebuah mobil robot berlengan (mobile robot equipped with articulator). Konstruksi mekanikanya berupa lengan robot yang dipasang di sebuah mobil robot. Konstruksi mekanika ini ibarat fisik manusia yang mati yang tidak dapat melakukan kegiatan. Konstruksi ini akan hidup dan dapat melakukan kegiatan fisik jika kepadanya ditambahkan roh. Konstruksi mekanik dengan roh yang hidup inilah yang menjadi sebuah sistem mekatronika yang mampu berfungsi setelah ditambahkan kepadanya sebuah unit kontrol elektronika (electronic control unit / ECU) yang nampak di sebelah kanan. Unit kontrol elektronika inilah yang merupakan realisasi dari teknik elektronika, teknik informatika dan teknik kontrol. Di sebelah kiri nampak sebuah perangkat
telekomunikasi yang bisa ditambahkan ke sistem mekatronik sehingga sistem ini dapat dikendalikan dari jarak jauh secara nir kabel (Sumber : LIPI). ( lebih detil )
Mekatronika
Mekatronika adalah suatu disiplin ilmu teknik yang mengkombinasikan sinergi dari teknik mesin, elektronika, teknik komputer yang seluruhnya diintegrasikan untuk melakukan perancangan produk. Keterkaitan disiplin ilmu yang terlibat dalam mekatronika tersebut diatas adalah teknik mesin dengan teknik elektro menghasilkan elektro mekanik, teknik mesin dengan teknik komputer menghasilkan software mesin dan teknik elektro dengan teknik komputer menghasilkan software elektro. Semua produk-produk modern saat ini yang ada dipasaran dibuat dengan latar belakang dari disiplin ilmu tersebut diatas.
Dalam upaya untuk menunjang kebutuhan disiplin ilmu tersebut, maka Institut Teknologi Indonesia (ITI) menyelenggarakan program pendidikan diploma-III Mekatronika. Selain itu Mekatronika 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 diinginka.
Bagan Mekatronika:Diagram sedehana pembentukan ilmu mekatronika. Terdiri atas dua lapisan fisika dan logika. dan tiga dasar ilmu utama elektronika, informatika dan mekanika..
Dengan melihat asal katanya dapat dengan mudah dipahami, bahwa ilmu ini menggabungkan atau mensinergikan disiplin ilmu Mekanika, ilmu Elektronika dan Informatika
Istilah Mechatronik (Mechanical Engineering-Electronic Engineering) pertama kali dikenalkan pada tahun 1969 oleh perusahaan jepang Yaskawa Electric Cooperation. Awalnya berkembang dalam bidang Feinwerktechnik, yaitu cabang dari teknik yang mengedepankan aspek ketelitian. Misalnya pada pembuatan jam, alat optik dan sebagainya. Lalu ditambahkan setelah munculnya Informatik sebagai disiplin ilmu baru.
Hingga saat ini dipandang sebagai hubungan antara ilmu Mekanik, Elektronik dan Informatik. Dalam masa yang akan datang, aplikasi mekatronika akan digunakan hampir disemua bidang, seperti Otomotif, Pemutar CD, Stasiun luar angkasa atau pada fasilitas produksi.
Mekatronika dikategorikan oleh Majalah Technology Review pada tahun 2003 sebagai 10 Teknologi yang dalam waktu dekat dapat mengubah hidup kita!
Penggunaan
Begitu banyaknya penggunaan sistem mekatronika dalam kehidupan kita memperkuat salah satu sifatnya yang multiguna (aplikatif)
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 modern 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.
Mekatronika di Indonesia
Masyarakat mekatronik Indonesia adalah sebuah organisasi profesi yang bergerak di bidang mekatronik yang beranggotakan para peneliti, akademisi, praktisi, dan mahasiswa yang tertarik pada bidang
mekatronik yang meliputi teknik mesin, teknik elektronika, teknik informatika, teknik telekomunikasi dan teknik Kendal.
Pesatnya kemajuan industri serta meluasnya perkembangan infra-struktur informasi global telah mengubah pola dan cara kegiatan bisnis, industri, perdagangan, dan pemerintah. Perkembangan ekonomi berbasis ilmu pengetahuan dan informasi telah menjadi paradigma global yang dominan. Kemampuan untuk terlibat secara efektif dalam program inovatif akan menentukan masa depan
kesejahteraan bangsa. Menghadapi tantangan globalisasi dan perkembangan teknologi yang dibutuhkan oleh Indonesia saat ini, ATMI mengembangkan teknologi terintegrasi yang dibutuhkan dalam
pertumbuhan industri di Indonesia. Pengembangan yang direncanakan pada teknologi terintegrasi meliputi Medical Technology, CNC Technology dan Renewable
Energy. Setelah teknologi tersebut berhasil dikembangkan ATMI, kemudian akan disebar-luaskan ke industri di seluruh Indonesia melalui pelatihan yang disediakan. Teknologi ini diaplikasikan secara langsung pada program studi baru, yaitu: Teknik Mekatronika. Perumusan program tercermin pada kurikulum untuk program studi Teknik Mekatronika.
Program Studi Teknik Mekatronika dijalankan berdasarkan Ijin Penyelenggaraan SK Dirjen Dikti No. 1781/D/T/2005. Program studi ini menyiapkan lulusan yang benar-benar kompeten dalam bidangnya. Dengan berbekal keterampilan dan pengetahuan dalam teknologi mekatronika, diharapkan para lulusan mampu :
• merancang, merencanakan dan membuat perangkat kendali ( control system ) di bidang manufaktur, dengan berpedoman pada mutu ( quality ), keefektifan biaya ( cost effectiveness ) dan ketepatan waktu penyelesaian dan penyerahan ( delivery time )
• mengetahui metode pemeliharaan dan perbaikan perangkat kendali
• memahami teknologi Computer Numerical Control (CNC), teknologi peralatan elektronik dalam bidang kedokteran, sistem energi terbarukan ( Renewable Energy ) dan sistem kontrol
• memiliki keahlian praktis dan teoritis di bidang mekatronik, otomasi manufaktur dan mesin-mesin CNC • memasang, merawat dan memperbaiki mesin-mesin manufactur CNC
• berwirausaha
Program Studi Teknik Mekatronika ATMI Surakarta menyiapkan lulusannya benar-benar kompeten di dalam bidangnya. Dengan berbekal kemampuan dan pengetahuan diharapkan para lulusan mampu bekerja di bidang:
1. Perawatan mesin-mesin CNC, peralatan elektronik, maintenance
2. Perawatan, perbaikan dan instalasi energi terbarukan ( Renewable Energy ) 3. Produksi permesinan dan otomasi industri manufaktur
4. Perancangan mekatronik
5. Maintenance Support Station Healthcare (MSSH) Mekatronika; antara Teknologi & Humanisme
Pergulatan untuk menjadi maju dan berkembang dan tetap merangkul kemanusiaan kiranya akan selalu menjadi topik yang aktual untuk mekatronika.
Berkaitan dengan itulah maka para tenaga ahli mekatronika perlu membekali diri dengan sense kemanusiaan dan terus mengasahnya dengan problem-problem nyata.
Seperti tangan manusia dan tangan tiruan dari robot yang saling berjabatan begitulah hendaknya para tenaga ahli mekatronika merangkul dan bermesraan dengan kemanusiaan yang melekat pada dirinya
dan dalam diri sesama yang lain Latar Belakang
Istilah Mechatronik (Mechanical Engineering-Electronic Engineering) pertama kali dikenalkan pada tahun 1969 oleh perusahaan jepang Yaskawa Electric Cooperation. Awalnya berkembang dalam bidang Feinwerktechnik, yaitu cabang dari teknik yang mengedepankan aspek ketelitian. Misalnya pada pembuatan jam, alat optik dan sebagainya. Lalu ditambahkan setelah munculnya Informatik sebagai disiplin ilmu baru. Hingga saat ini dipandang sebagai hubungan antara ilmu Mekanik, Elektronik dan Informatik. Dalam masa yang akan datang, aplikasi mekatronika akan digunakan hampir disemua bidang, seperti Otomotif, Pemutar CD, Stasiun luar angkasa atau pada fasilitas produksi. Mekatronika
dikategorikan oleh Majalah Technology Review pada tahun 2003 sebagai 10 Teknologi yang dalam waktu dekat dapat mengubah hidup kita!
Definisi
Menurut IEEE (IEEE Mechatronics Transaction, 1996), definisi mekatronika adalah sebagai berikut: Mechatronics is the synergistic integration of mechanical engineering with electronics and intelligent computer control in the design and manufacturing of industrial products and processes 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.
Aplikasi
Begitu banyaknya penggunaan sistem mekatronika dalam kehidupan kita memperkuat salah satu sifatnya yang multiguna (aplikatif)
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 modern 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.
Apa sih Mekatronika itu?
Batas formal antara berbagai disiplin ilmu rekayasa (engineering) saat ini semakin kabur seiring dengan perkembangan teknologi IC (Integrated Circuit = rangkaian elektronika terpadu) dan komputer. Hal ini terutama terlihat jelas pada bidang mekanik dan elektronik yaitu semakin banyak produk yang merupakan integrasi dari kedua bidang tersebut, sehingga berkembang suatu bidang yang disebut mekatronika, yang merupakan perluasan cakupan dari bidang elektromekanik.
Istilah “mekatronika” pada awalnya diperkenalkan di Jepang oleh Yaskawa Electronic Corp. pada awal 1970-an yang kemudian dikenal luas hingga Eropa dan Amerika Serikat. Istilah ini merupakan gabungan dari kata “mechanical” atau “mechanism” dengan “electronics”. Terdapat banyak definisi yang dapat menerangkan definisi mekatronika. Beberapa definisi dari yang diambil dari berbagai sumber di
antaranya
“Integration of microprocessor control system, electrical systems and mechanical system” (Bolton, Mechatronics)
“The synergistic combination of precision mechanical engineering, electronic control and systems thinking in the design of products and manufacturing processes” (Journal of Mechatronics)
“the synergistic use of precision engineering, control theory, computer science, and sensor and actuator technology to design improved products and processes“ (ME Magazine)
“The interdisciplinary field of engineering dealing with the design of products whose function relies on the synergistic integration of mechanical and electronic components coordinated by a control architecture.“ (Alciatore, D.G. and Histand, M.B.)
Dari berbagai pengertian di atas maka dicoba disusun pengertian dari mekatronika yaitu integrasi dari sistem mekanik dan elektronik yang dikendalikan dengan komputer dan dimanfaatkan pada produk maupun proses produksi. Saat ini mekatronika sudah dianggap sebagai suatu bidang tersendiri, meskipun tidak terlepas hubungannya dari berbagai lainnya. Gambar 1 1 menunjukkan cakupan dari bidang mekatronika beserta bidang-bidang yang memanfaatkan perkembangan bidang mekatronika.
Gambar 1 1 Ilustrasi sistem mekatronika sebagai perpotongan dari sistem mekanik, elektronik, kontrol, dan komputer
(Sumber gambar : Alciatore & Hisdtand, 2003)
Saat ini pengendalian sistem mekanik hampir seluruhnya dilakukan menggunakan sistem kendali elektronik dan sebagian besar di antaranya menggunakan komputer. Contohnya adalah mesin mobil. Dahulu sistem pembakaran yang terjadi pada silinder dikendalikan sepenuhnya secara mekanis. Banyaknya bahan bakar dan udara diatur langsung dari pedal lewat perantaraan kabel dengan perbandingan yang telah disetel sebelumnya. Katup terbuka dan tertutup diatur secara mekanik menggunakan camshaft tergantung posisi piston.
Saat ini banyak sekali sensor yang terlibat pada sistem pembakaran mobil yaitu di antaranya sensor kecepatan dan posisi poros engkol, sensor temperatur udara dan bahan bakar, dan sensor pada pedal gas. Kesemua informasi dari sensor tersebut diolah oleh sistem pengendali berupa komputer yang disebut Engine Control Unit untuk digunakan mengatur waktu dan besarnya bukaan katup serta
perbandingan bahan bakar – udara yang dapat disesuaikan dengan kondisi mesin ataupun pengendara. Pada mobil juga terdapat berbagai sistem lain yang saat ini menerapkan sistem mekatronika, yaitu sistem transmisi automatis, sistem suspensi aktif, sistem anti-lock braking system (ABS), sistem pengkondisi udara, serta display kecepatan, putaran mesin dan level bahan bakar.
Selain pada kendaraan bermotor, mekatronika juga diterapkan pada berbagai hal antara lain • perancangan sensor/transduser
• peralatan rumah tangga dan perkantoran : mesin cuci, mesin isap debu, timbangan digital, microwave, remote control, pembuat kopi, sistem HVAC, kamera, mesin foto kopi dan masih banyak lagi
• berbagai peranti pada komputer : mouse, printer, disk drive, CD ROM drive, keyboard • dunia penerbangan : pengendalian pesawat terbang secara Fly By Wire (FBW) • peralatan medis dan laboratorium
• bidang industri : monitoring dan kendali berbagai peralatan industri • bidang robotika
Komponen utama pada suatu sistem mekatronika adalah sensor, aktuator, dan kontroler. Sensor digunakan untuk mendeteksi variabel pada sistem. Aktuator berfungsi untuk memberikan aksi pada sistem yang dikendalikan. Kontroler/pengendali digital dapat diibaratkan otak pada manusia untuk memproses data dari sensor untuk kemudian memberi perintah pada aktuator.
CONTOH APLIKASI SISTEM MEKATRONIKA 1
Di bawah ini adalah laporan praktikum mengenai aplikasi sistem mekatronika berbasis PLC mitsubishi. beberapa aplikasi yang ada diantaranya adalah :
1. Sistem saklar kunci unik pada tempat penyimpanan uang (bank deposit). 2. Aplikasi mektronika pada pick n place robot.
3. Sistem kendali electric furnace sederhana.
4. Sistem batch process atau sistem pengisian tangki dengan suatu campuran liquid
Manfaat Penerapan Mekatronika
Beberapa manfaat penerapan mekatronik adalah sebagai berikut: 1. 1. Meningkatkan fleksibilitas
Manfaat terbesar yang dapat diperoleh dari penerapan mekatronik adalah meningkatkan fleksibilitas mesin dengan menambahkan fungsi-fungsi baru yang mayoritas merupakan kontribusi mikro-prosesor. Sebagai contoh,
lengan robot industri dapat melakukan berbagai jenis pekerjaan dengan merubah program peranti lunak di mikro-prosesornya seperti halnya lengan manusia. Ini yang menjadi faktor utamadimungkinkannya
proses produksi produk yang beraneka ragam tipenya dengan jumlah yang sedikit-sedikit. 2. Meningkatkan kehandalan
. Pada mesin-mesin konvensional (manual) muncul berbagai masalah yang diakibatkan oleh berbagai jenis gesekan pada mekanisme yang digunakan seperti: keusangan, masalah sentuhan, getaran dan kebisingan. Pada penggunaan mesin-mesin tersebut diperlukan sarana dan operator yang jumlahnya banyak untuk mencegah timbulnya masalah-masalah tersebut. Dengan menerapkan switch
semikonduktor misalnya,maka masalah-masalah akibat sentuhan tersebut dapat diminimalkan sehingga meningkatkan kehandalan. Selain itu, dengan menggunakan komponen-komponen elektronika untuk mengendalikan gerakan, maka komponen-komponen mesin pengendali gerak bisa dikurangi sehingga meningkatkan kehandalan. Selain itu, dengan menggunakan komponen-komponen elektronika untuk mengendalikan gerakan, maka komponen-komponen mesin pengendali gerak bisa dikurangi sehingga meningkatkan
3. Meningkatkan presisi dan kecepatan
. Pada mesin-mesin konvensional (manual) yangsebagian besar menggunakan komponen-komponen mesin sebagai pengendali gerak, tingkat presisi dan kecepatan telah mencapai garis saturasi yang sulit untuk diangkat lagi.Dengan menerapkan kendali digital dan teknologi elektronika, maka tingkat presisi mesin dan kecepatan gerak mesin dapat diangkat lebih tinggi lagi sampai batas tertentu. Batas ini misalnya adalah rigiditas mesin yang menghalangi kecepatan lebih tinggi karena munculnyagetaran. Hal ini melahirkan tantangan baru yaitu menciptakan sistem mesin yang memiliki rigiditas lebih tinggi. Struktur mekatronik dapat dipilah menjadi 2 buah dunia yaitu dunia mekanika dan duniaelektronika. Di dunia mekanika terdapat mekanisme mesin sebagai objek yang dikendalikan.Di dunia elektronika terdapat beberapa elemen mekatronika yaitu: sensor, kontroler,rangkaian penggerak, aktuator dan sumber energi.
1.3.Komponen utama mekatronika
System mekatronika dapat dibagi dalam beberapa area khusus yaitu: 1. Physical system modeling (Konsep mekanikal)
2. Sensors and Actuators (sensor dan Aktuator) 3. Signal and system (Sistem Kontrol)
4. Computer and Logic system ( computer dan system logic) 5. Software and data acquisition (piranti lunak dan Akuisisi data)
