KINEMATIKA - PENGERTIAN

 

KINEMATIKA

 

|           Kinematika adalah cabang ilmu fisika yang membahas gerak benda tanpa memperhatikan penyebab gerak benda tersebut. Penyebab gerak yang sering ditinjau adalah gaya atau momentum.

Pergerakan suatu benda itu dapat berupa translasi atau perpindahan, rotasi dan vibrasi. Pada materi ini dibahas mengenai gerak traslasi dan rotasi saja. Sedangkan gerak vibrasi akan dibahas pada materi selanjutnya yang berkaitan dengan gerak harmonic.

 

Ada tiga besaran fisis yang digunakan untuk mengetahui gerak sebuah partakel yaitu:

1.       Posisi (r), satuannya meter Posisi relative, perpindahan (Δr), jarak tempuh

2.       Kecepatan (v), satuannya m/s Kecepatan rata-rata (v_rata-rata) dan sesaat (v)

3.       Percepatan (a), satuannya m/s² percepatan rata-rata (a_rata-rata) dan sesaat (a)

 

GERAK TRANSLASI

Contoh dari gerak translasi : mengejar benda dari suatu benda ke tempat yang lain, mobil bergerak dari kota A ke kota B dan sebagainya.

Contoh dari gerak rotasi : planet Merkurius mengelilingi matahari, electron mengelilingi inti atom, putaran baling-baling helicopter, dan lain-lain.

 

POSISI

Suatu perpindahan benda dicirikan oleh perusahaan posisi dari benda tersebut. Perubahan posisi benda selalu dinyatakan dalam parameter waktu. Sebagai contoh, perjalanan sebuah bis dari bandung ke Jakarta. Oleh karena itu posisi benda adalah fungsi dari waktu.

Posisi : X = f(t)

Gambar dibawah ini meyatakan koordinat dari posisi bis pada waktu tertentu. Dari gambar diperoleh pada jam 07:00 posisi bis masih di Bandung. Satu jam kemudian posisinya berada di Ciranjang. Jam 09:00 berada di kota Cianjur. Dan jam 10:00 sudah berada di Jakarta.

 

Contoh fungsi posisi terhadap waktu :

            X(t) = 2t² + 2t -1

            X(t) = ln (t²)                   untuk t ≥ 1

 

Persamaan posisi sebagai fungsi waktu di atas adalah dalam kerangka satu dimensi, karena benda hanya bergerak dalam arah kordinat X saja.

Untuk kerangka dua dimensi atau tiga dimensi posisi tersebut harus dinyatakan dalam bentuk vector dalam komponen arah sumbu koordinat X, komponen sumbu koordinat Y, dan komponen sumbu kordinat Z.

 

GERAK 2D DAN 3D

Dua dimensi :

            R(t) = X(t) i + Y(t) j

Contoh :

            R(t) = t i + (t + 1)j

            R(t) = r(cos ɷt i + sin ɷt j)

Tiga dimensi :

            R(t) = X(t) i + Y(t) j + Z(t) k

Contoh :

            R(t) = t i + (t + 1)j – k

            R(t) = r(cos ɷt i + sin ɷt j) + k

 

KECEPATAN

Besaran lain dalam gerak translasi yang meyatakan perubahan posisi terhadap waktu adalah kecepatan. Umumnya posisi dinyatakan dalam bentuk vector (kecuali untuk gerak satu dimensi), maka kecepatan juga merupakan besaran vector. Kecepatan sebuah benda sama dengan turunan pertama dari posisi terhadap waktu.

 

Kecepatan : v(t) = dr(t) / dt

 

Contoh :

Posisi : r(t) = t i + (t + 1)² j – k

Kecepatan : v(t) = i + (t - 1)j

 

Sekian artikel hari ini semoga bermanfaat, dan mohon maaf bila terdapat kesalahan dalam penulisan artikel kami. Jangan lupa follow and share ke teman-teman kalian ya,,, terima kasih. See you next time…

Salam hangat

 

Penulis

@isrul_muhamad

 

 

Mekatronika - Pengertian awal mula istilah berdirinya mekatronika

MEKATRONIKA – AWAL MULA ISTILAH

 

|           Istilah mekatronika diperkenalkan pada terminology teknis dan Tetsuro Mori, insinyur senior dari perusahaan Jepang Yaskawa Elektrik Corporation (sebuah perusahaan yang didirikan pada tahun 1915) dan sejak 1971 telah dilindungi sebagai nama dagang. (Mecha / Mechanism dan Tronics / Elektronics menjadi Mechatronics).

 

Mekatronika pada periode awal dipahami sebagai kegiatan perancangan dan konstruksi yang melibatkan dimasukannya komponen Elektronik dan system ke struktur fungsional sebagai mekanisme presisi.

 

Pada tahun 1982, Yaskawa Elektrik Co. mengundurkan diri dari perlindungan paten dari merek dagangnya dan mulaisekarang kita semua dapat menggunakan istilah ini.

 

Hari ini berarti kegiatan teknik mekatronika termasuk merancang, menguji dan mengoperasikan mesin dan peralatan, dimana terdapat integrase fungsional sisitem mekanis yang tinggi dengan control elektronik dan computer.

 

 

PENGERTIAN UMUM

|           Mekatronika adalah gabungan disiplin iptek Teknik Mesin, Teknik Elektro, Teknik Informatika dan Teknik Kendali. Dengan melihat asal katanya dapat dengan mudah dipahami, bahwa ilmu ini menggabungkan atau mensinergikan disiplin ilmu Mekanika, ilmu Elektronika dan Informatika.

 

Awalnya berkembang dalam bidang Feinwerktechnik, yaitu cabang dari teknik yang mengedepankan aspek ketelitian , misalnya pada pembuatan jam, alat optic 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 di semua bidang, seperti otomotif, pemutar CD, stasiun luar angkasa atau pada fasilitas produksi.

 

Contoh produk / barang mekatronika :

Robot, Antilock Braking System (ABS), Air Bag System, Automatic Gear Box, Kontrol Traksi, Mesin Fotocopy, Mesin Bubut Berkendali Numerik (CNC), Evator/lift dll.

 

            Masing-masing produk ini padadasarnya bersifat makanis, namun tidak dapat berfungsi tanpa desain integral / terpadu dari system control listrik dan computer ayng sangat penting untuk operasi mereka.

 

 

DEFINISI         

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 system untuk mencapai tujuan yang diinginkan.

 

Bagan Mekatronika : Diagram sederhana pembentukan ilmu mekatronika. Terdiri atas dua lapisan Fisika dan logika. Dan tiga dasar ilmu utama elektronika, informatika dan mekanika.

 

STRUKTUR / ELEMEN MEKATRONIKA

 

            Obyek yang dikendalikan, bisa berupa lengan robot, penggerak mobil, pembangkit listrik, Disk Drive DVD dll.

 

Sensor dan pengkondisi sinyal bertugas memantau keadaan obyek dan mengubah ke sinyal listrik.

 

Controller sebagai elemen pengendli dan pengambil keputusan.

 

Rangkaian Penggerak berfungsi menerima sinyal komando dari kontroler dan mengubahnya ke energi yang mapu menggerakan actuator

 

Aktuator adalah elemen yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik seperti motor listrik, tabung hidrolik, tabung pneumatik dsbg

 

Sumber energi : baterei, adaptor AC/DC, dll                

 

 

MENGAPA BELAJAR MEKATRONIKA ?

 

|           Peran utama mekatronik adalah salah satu inisiasi dan integrase sepanjang keseluruhan proses perancangan, dengan insinyur mekatronik sebagai pemimpinnya.

 

Para ahli di bidang mekatronika interdisipliner harus memperoleh pengetahuan umum tentang berbagai teknik dan dapat menguasai keseluruhan proses perancangan. Mereka harus dapat menggunakan sumber pengetahuan khusus orang lain dan campuran teknologi tertentu yang akan memberikan solusi paling ekonomis, inovatif, elegan dan tepat untuk masalah yang dihadapi.

 

Industry memebutuhkan insinyur mekatronik untuk terus mengembangkan produk inovatif dengan cepat, berkualitas dan berbiaya rendah.

 

DIMANA AHLI MEKATRONIK BEKERJA ?

 

            Perangkat mekanis atau perangkat “cerdas” telah menjadi umum di masyarakat berteknologi maju kami.

 

Insinyur mekatronika dapat bekerja di perusahaan manapun yang mengembnagkan, merancang, atau memproduksi dan memasarkan perangkat “cerdas”.

 

Peluang ada di bidang manufaktur, penjualan dan juga penelitian. Perangkat mekanis telah merayap ke dalam kehidupan sehari-hari.

 

KOMPONEN SISTEM MEKATRONIKA

 

Ø  Elemen mekanik

-          Struktur mekanik, mekanisme, termo-fluid, dan hidrolik dari system mekatronika

 

Elemen mekanik memiliki karakteristik static dan dinamik

Elemen mekanik berinteraksi dengan lingkungan sesuai dengan tujuan penggunaannya.

Elemen mekanik memerlukan daya fisik untuk menghasilkan gerak, gaya, panas dan lain sebagainya.

 

Ø  Elemen mekanik dasar

-          Konstruksi / keeling

-          Pompa poros engkol

-          Lengan mekanik

-          Roda gigi helical

-          Gigi rantai dan poros

-          Roda, jari-jari

-          Pegas

-          Pengungkit / eskavator

-          Poros nok dan tuas pendorong

 

ELEMEN MEKATRONIKA : SISTEM ELEKTROMEKANIK

 

Ø  Sistem elektromekanik :

-          Sensor

Variable fisik dapat diukur dengan sensor, contoh: cahaya diukur dengan photoresistor, perpindahan dengan potentiometer, arah atau kemiringan dengan sensor magnetic, suara dengan mikrofon, tegangan dan tekanandengan strain gage, temperature dengan thermistor.

 

Actuators : DC servomotor, stepper motor, relay, solenoid, speaker, light emitting diode (LED) shape memory alloy, electromagnet, dan pompa memberikan input ke system fisik.

 

IC-based sensors/actuators (digital-compass, potentiometer, dsb).

ELEMEN MEKATONIKA : KOMPONEN LISTRIK DAN ELEMEN ELEKTRONIK

 

Ø  Komponen Listrik

Resistors (R), capasitor (C), inductor (L), transformer, rangkaian listrik, dan sinyal analog

 

Ø  Elemen elektronik :

Analog/digital electronics, transistors, thyristors, opto-isolators, operasional amplifiers, power electronics dan signal conditioning.

 

Ø  Elemen listrik dan elektronik digunakan sebagai penghubung antara sensor dan actuator elektromekanikal dengan elemen perngkat keras computer.

 

 

ELEMEN MEKATRONIKA : ELEMEN KONTROL / KOMPUTASI

 

Ø  Elemen control / komputasi :

Analog-to-digital (A₂D) converter, digital-to-analog (D₂A) converter, digital input/output (I/O), counters, timers, microprocessor, microcontroller, data acquisition and control (DAC) board, dan digital signal processing (DSP) board.

 

Ø  Control interface sebagi penghubungsinyal analog/digital

Komunikasi dari sinyal sensor dari computer ke actuator

 

Ø  Computer nenerapkan algoritma control yang menggunakan hasil dari pengukuran sensor untuk menentukan aksi pengontrol yang diberikan ke actuator.

 

 

ELEMEN MEKATRONIKA : SISTEM INFORMASI

Sistem informasi : hardware/software untuk

Ø  Analisis system dinamik dengan bantuan computer, optimasi, desain dan simulasi.

Ø  Virtual instrumentation (labview)

Ø  Rapid control prototyping

Ø  Hardware-in-the-loop simulation (HIL)

Ø  PC-based data acquisition and control (labview, matlab dll.

 

 

PENGGUNAAN

            Begitu banyaknya penggunaan system 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 Braking System) atau sistem pengereman yang menghindari terkuncinya roda sehingga mobil tetap dapat dikendalikan dalam pengereman mendadak, ESP ( Electronic Stability Program), 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.   

 

 

Sekian artikel hari ini semoga bermanfaat, dan mohon maaf bila terdapat kesalahan dalam penulisan artikel kami. Jangan lupa follow and share ke teman-teman kalian ya,,, terima kasih. See you next time…

Salam hangat

 

Penulis

@isrul_muhamad