Senin, 22 November 2010

Mekatronika (mechatronics)

Mechatronic system (System technik-Germany)


Berdasarkan bahasa, Mekatronics mengandung dua buah kata, yaitu mekanika, dan elektronik. Dapat di bayangkan bahwa mekatronik adalah penggabungan antara system mekanik dan system elekronik, dimana keduanya saling medukung. hampir semua peralatan yang automatik, baik untuk kebutuhan rumah tangga, automotive maupun industri, mempunyai dasar mekatronika. 
 oleh sebab itu mekatronik adalah suatu bidang ilmu keteknikan yang menarik untuk dipelajari.

secara grafis dapat ditunjukkan dalam diagram dibawah ini

Mechatronic philosophy

Dari diagram diatas terlihat bahwa mekatronic secara lebih lanjut adalah gabungan dari tiga system utama, control system didalamnya terdapat intelligence, processing data, software.

Disini akan saya coba buat point point pembelajaran dalam kaitannya dengan mekatronika (mechatronics);
  1. Difinisi dan pengenalan Mechatronics
  2. Mechanical design concept 
  3. Introduction electric switching
  4. Introduction to Computer programming language
  5. Power Supply
  6. Microprocessor
  7. Electromotive 
  8. Actuators
  9. Mechatronic design Practice: I
  10. Open loop and Close loop system
  11. Sensors
  12. Data communication
  13. ADC/DAC
 Mechanical design concept
dalam mendisain suatu mekanisme ada hal hal yang perlu untuk mejadi pertimbangan:
  • Suatu desain mekanisme mesti mengacu pada manufacturing process dan material availability, sehingga desain tersebuat dapat di realisasikan.
  • Minimalisasi jumlah komponen.
  • Mekanisme pembebanan, gaya (Force), momen puntir (torque/torsi).
  • Rigidity (kekakuan) dari mechanical system,
  • Akurasi, pertimbangkan berapa akurasi yang diperlukan untuk suatu mekanisme.
 Introduction to electronic switching
Dalam mekatronik konsep elektronik switching adalah penting. elektronik switching digunakan untuk memediasi antara control system/computer dengan piranti power drive. Signal control dari komputer mempunyai daya yang rendah. Biasanya signal keluaran dari mikroprocessor mempunyai tegangan yang kecil (5V atau 3,3V) dengan arus yang yang juga kecil (dalam mA). sedangkan pitanti yang digerakkan dapat berupa motor atau aktuator yang mempunyai daya yang besar, misalkan saja sebuah motor AC dengan tegangan 220V dan daya 1kW atau sebuah "stepper motor" dengan daya yang tentunya tidak dapar di kople langsung dengan controller.
Oleh sebab itu diperlukan swirching ., baik menggunakan transistor atau yang sejenisnya (IGBT, MOS-FET)






Interfacing/driver/switch
(w w w .e l e c t r o n i c s - t u t o r i a l s .w s)
Introduction to Computer programming language
bahasa pemrograman erat kaitannya dengan mekatronik dan system intelligent. Bahasa pemrograman berisi instruksi instruksi untuk tujuan tertentu. dengan bahasa pemrograman ini dapat dibuat suatu perangkat lunak pengendalian terhadap system mekanik. Tinggkat kecanggihan dan  kepandaian dari sebuah system mekatronik dan otomatik tergantung pada perangkat lunak/pemrograman kontroler yang mengistruksikan controller untuk mengirim signal signal ke luar(output) dan ke dalam(output).

Menurut tingkat kedekatannya dengan mesin komputer, bahasa pemrograman terdiri dari:
  1. Bahasa Mesin, yaitu memberikan perintah kepada komputer dengan memakai kode bahasa biner, contohnya 01100101100110
  2. Bahasa Tingkat Rendah, atau dikenal dengan istilah bahasa rakitan (bah.Inggris Assembly), yaitu memberikan perintah kepada komputer dengan memakai kode-kode singkat (kode mnemonic), contohnya MOV, SUB, CMP, JMP, JGE, JL, LOOP, dsb.
  3. Bahasa Tingkat Menengah, yaitu bahasa komputer yang memakai campuran instruksi dalam kata-kata bahasa manusia (lihat contoh Bahasa Tingkat Tinggi di bawah) dan instruksi yang bersifat simbolik, contohnya {, }, ?, <<, >>, &&, ||, dsb.
  4. Bahasa Tingkat Tinggi, yaitu bahasa komputer yang memakai instruksi berasal dari unsur kata-kata bahasa manusia, contohnya begin, end, if, for, while, and, or, dsb.
Sebagian besar bahasa pemrograman digolongkan sebagai Bahasa Tingkat Tinggi, hanya bahasa C yang digolongkan sebagai Bahasa Tingkat Menengah dan Assembly yang merupakan Bahasa Tingkat Rendah.

POWER SUPPLY

Power supply adalan penyedia energi listrik untuk system mekatronik berbagai sumber energi kistrin yang ada dapat digolongkan menjadi dua jenis ., yaitu listrik DC (direct current), dan AC (alternating Current)
  • Arus Bolak balik (AC) yang umum digunakan adalah listrik 1 phase dan listrik 3 phase

Arus bolak balik

 
arus 3 phasa

  • Arus DC biasanya dalam bentuk battery atau didapat dari adaptor DC. 
    • Battery ada beberapa jenis, yang tidak dapat dicas (rechargeable) dan battery yang tidak dapat di cas (non-rechargeable)
    • Non-rechargeable battery antara lain Battery alkali (1,5V per cell), Nickle Oxihydroxide (1,7V per Cell) dan lain lain.
    • Rechargeable battery antara lain, Lead Acid (2,1 V per cell), Ni-Cad (nickle cadmium, 1,2V per Cell), li-Ion (lithium-Ion, 3,7V per cell), Li-Po (lithium polimer 3,7V per cell)
  • Adaptor DC mengubah arus AC dari jaringan listrik menjadi arus DC, di dalam adaptor terdapat ;sebuah transformer untuk menurunkan tegangan listrik (misalnya dari 220V menjadi 12V); sebuah penyearah (rectifier), dan capasitor untuk sebagai peredam/dumper, supaya arus menjadi lebih baik. 

Adaptor AC to DC
    • Regulated DC power supply; regulated power supply dimaksudkan untuk menghasilkan tegangan DC yang stabil pada angka tertentu. misalnya untuk tegangan 12V, atau 5V. 


    Jumat, 19 November 2010

    Home made RC Boat (4): Motor Drive and Control System

    Komponen komponen yang perlu dipersiapkan untuk sistim kendali dan motor penggerak adalah sebagai berikut:
    • Motor: Untuk putaran mesin yang tinggi dan torsi yang besar maka digunakan Brushless Motor . Jenis motor yang digunakan pada RC Boat ini adalah EMAX BL2215 outrunner brushless motor. dengan spesifikasi sbb;


      Specification
      No. Of cells
      2-3x Li-Poly
      Max. efficiency
      82%
      Max. efficiency current
      14 - 24.5A (>75%)
      No load current / 10 V
      0,5 A
      Current capacity
      2215/25 16.5 A/60s
      2215/20 24.5 A/60s
      Internal Resistance
      275 mohm
      Dimensions
      22x15 mm
      Shaft diameter
      3  mm
      Weight
      59 g/2.08oz.
      ecomended model weight
      2215/25 300-900g
      1. 2215/20 400-11
      • ESC (Electronic Speed Controller): adalah sebuah modul untuk kontrol kecepatan dari motor,. Jenis nya harus disesuaikan dengan jenis motor, untuk itu ESC adalah jenis brushless motor. yaitu  Emax ESC 30A, adapun spesifikasinya adalah sebagai berikut:
      Specification Output : Continues 30 A, Burst 40 A up to 10 Secs.
      Input Voltage : 2-4S Lipo
      BEC (Battery Elimination Circuit) Output : linear mode BEC2A
      Max Speed: 240,000rpm for 2 Poles BLM, 80,000rpm for 6 poles BLM, 40,000rpm for 12 poles BLM. (BLM: BrushLess Motor)
      Size : 50mm*28mm*12mm (length*width*height)

      • Servo : Servo digunakan untuk kendali rudder, servo dipilih yang memiliki kekuatan memadai untuk rudder boat. TowerPro MG995


      Features:

      • High Speed & High Torque
      • 3 Pole ferrite
      • Dual ball bearing
      • 3 Metal gears and 1 Resin metal gear
      • Connector wire length: 32cm
      Specifications:
      • Size: 40.6mm x 19.8mm x  37.8mm
      • Weight: 52g
      • Operating Speed: 0.13sec/60degree (6.0V)
      • Stall torque:15.0kg/cm (6.0V)
      • Temperature Range:-20 degree to 60 degree
      • Dead band width: 4ms
      • Operating Voltage: 4.8V~7.2V


      Digital Servo

      Digital Servo Accessories

      • RC Boat Radio System; system radio terdiri dari dua bagian , yauitu: Transmitter dan receiver. Transmitter yaitu bagian yang berada pada operator, sedangkan receiver adalah modul yang terdapat pada boat berfungsi sebagai pendistribusi signal kendali yang dikirimkan oleh transmitter. adapun jumlah Channel yang terdapat pada system RC menunnjukkan jumlah peralatan (servo dan ESC motor) yang dapat dikendalikan secara independent makin banyak chanel makin komplex suatu RC dapat dikendalikan. Adapun freqwensi yang digunakan tergantung dari kristal yang biasanya sekitar 35, 36, 40 atau 72Mhz . Berikut adalah contoh transmitter dan Receiver.
      4 Channel FM Transmitter dari E_Sky

      4 channel FM Receiver 

      Kristal












      Digital Servo

      Home made RC Boat (3): Fiberglass

       Pelapisan fiberglass RC Boat, bahan yang harus disediakan adalah, fiberglass matt, resin polymer, hardener dan sebuah kuas halus 1"



      Persiapan Pelapisan Fiberglass

        


      Persiapan Pelapisan Fiberglass


      fiberglass matt diletakkan diatas body boat kemudian dioleskan dan ditekan tekan dengan kuas agar semua buble udara yang ada dalam fiberglass keluar, karena buble udara tersebut dapat mengurangi kekuatan fiberglass itu sendiri.
      Pelapisan dengan fiber dapat saja dibuat dua lapisan untuk memperkuat body RC Boat. 

      N B : Untuk diperhatikan sebelum pelapisan fiberglass, letakkanlah lebih dahulu "stern shaft" pada posisinya, karena apabila telah dilapisi fiberglass maka bodi sangatlah keras dan susah untuk dilubangi.



      Kamis, 18 November 2010

      Home made RC Boat (2)

      Setelah rangka siap dibuat, langkah selanjutnya adalah membuat body, body dibuat dari fiberglass, untuk itu perlu disediakan bahan bahannya,
      • Kain tipis, untuk dasar body. dasar ini diperlukan untuk sebagai body awal yang nantinya akan dilapisi dengan bahan fiberglass. Body awal ini digunakan untuk RC Boat karena dalam pembuatannya tidak melalui tahap pembuatan cetakan. apabila menggunakan cetakan body RC Boat., maka penggunaan kain sebagai bodi awal ini tidak diperlukan. sedangkan pembuatan cetakan sendiri memakan waktu dan biaya, untuk itu dalam pembuatan RC boat ini body dibuat langsung tanpa proses pembuatan cetakan. 

      Pelapisan body dengan kain

      • Resin Polymer and Hardener, sediakan resin dalam wadah 200cc kemudian tambahkan hardener sekitar 5 tetes, aduk dengan seksama segingga hardener tercampur secara merata. Oleskan campuran resin tersebut ke seluruh body RC Boat yang telah diselubungi kain tipis, gunakan kuas halus dengan ukuran 1 inchi (1"). Angin anginkan ditempat teduh hingga resin kering dan keras. Hasil dari proses ini dapat dilihat pada gambar berikut.


      Body RC Boat yang telah dilapisi resin



      Body RC Boat yang telah dilapisi resin



      Body RC Boat yang telah dilapisi resin

      • Ulangi bagian kedua untuk pelapisan bagian atas dari body RC Boat seperti pada gambar dibagian bawah ini. Oleskan lagi Resin polymer pada permukaan kain hingga merata.


      Pelapisan body RC Boat bagian atas

      NB: Perlu diperhatikan dalam pengolesan resin tersebut biasanya pada masa pengeringan akan mengalir/menetes, rapikan permukaan yang mengalir/menetes segera sebelum resin mengeras ., apabila telah keras maka resin sangat susah untuk dibersihkan atau di ratakan.

      Jumat, 05 November 2010

      Home Made RC Boat (1)

      Ini adalah Home Made RC Boat buatanku, bahan dasar body RC Boat direncanakan terbuat dari fiberglass,
      pertama tama yang dibuat adalah frame .,
      frame dibuat dari kayu dengan penamnpang 1 x 1 cm.



       
       Homemade RC boat - Frame, frame terbuat dari kayu,

      Penyambungan antara kayu menggunakan paku dengan panjang 2,5 mm dengan terlebih dahulu kayu di bor dengan sebelum dipaku, supaya kayu tidak pecah.


        
      Homemade RC boat - Frame

      besarnya frame tergantung keinginan, dengan mempertimbangkan besarnya propeller dan kekuatan mesin/motor penggerak. untuk motor pada boat yang sedang dibuat ini direncanakan menggunakan Brushless motor dengan propeller/baling-baling 1,5", dan li-ion batery 11,1V.



       Homemade RC boat - Frame
      Panjang boat 115cm dengan lebar 18cm, dalam merencanakan frame harus diperhatikan tataletak daripada mesin/motor, batery dan motor controller/ESC dan system radio, semua komponen tersebut harus di letakkan sebaik mungkin sehingga tidak terkena percikan air.