MEKATRONIKA DASAR

 LAPORAN RANGKAIAN FLIP-FLOP, RUNNING LED, TRAFFIC LIGHT

I TUJUAN

 1.Siswa dapat mengenal aplikasi ISIS 7 PROFESSIONAL

 2.Siswa dapat menggunakan aplikasi ISIS 7 PROFESSIONAL

 3.Siswa dapat membuat rangkaian Flip-flop menggunakan aplikasi ISIS 7 PROFESSIONAL

 4.Siswa dapat membuat rangkaian Running Led menggunakan aplikasi ISIS 7 PROFESSIONA

 5.Siswa dapat membuat rangkaian Traffic Led nmenggunakan aplikasi ISIS 7 PROFESSIONA

II ALAT DAN BAHAN    
        Flip-flop:
            a.IC 555
            b.Capacitor Elco(4.7u)
            c.Resistor (R1 220, R2 10K, R3 100K, R4 220)
            d.LED (2buah)
        
          Running LED :
            a.IC 555
            b.IC 4017
            c.Capacitor Elco (500uF)
            d.Resistor (R1 220, R2 10K, R3 100K, R4 220)
            e.LED (10 buah)
            f.Potensio

           Traffic Light :
            a.IC 555
            b.IC 4017
            c.Capacitor Elco (500uF)
            d.Resistor (R1,R2,R3=100)
            e.LED (10 buah)
            f.Potensio
            g.Dioda 1N4148 (10 buah)

III TEORI SINGKAT

      a. IC 555  : sebagai timer pada sebuah rangkaian

      b. IC 4017  : untuk mengatur lampu LED agar menyala secara bergantian

      c. Capasitor : sebagai penyetabil pada sebuah rangkaian

      d. Resistor  : sebagai penghambat tegangan

      e. LED  : sebagai output pada rangkaian

      f. Potensio  : untuk mengatur resistansi pada sebuah rangkaian

      g. Dioda 1N4148 : sebagai penyearah tegangan pada rangkaian

IV DISKRIPSI TUGAS

      a. Membuat rangkaian Flip-flop.

      b. Membuat rangkaian Running LED.

      c. Membuat rangkaian Traffc Light.

V HASIL KERJA

      gambar rangkaian flip-flop

            

 

  Cara kerja rangkaian Flip-flop.

               Pada dasarnya, Flip-flop bekerja berdasarkan prinsip kerja transistor sebagai saklar.Coba kita perhatikan, Jika Rangkaian tersebut diberi tegangan maka salah satu dari transistor akan beradadalam kondisi on. Kondisi ini akan tegantung pada kapasitor mana yang memiliki muatan lebih tinggi  dibanding dengan kapasitor lain. Kapasitor yang memiliki muatan lebih tinggi akan melepaskan muatan listrik lebih dahulu sehingga transistor yang kaki  basisnya terhubung dengan kapasitor tersebut akan berada dalam kondisi on sementara transistor tersebut on akan menyebabkan kapasitor yang  terhubung dengan kaki kolektor akan terisi muatan, jika salah satu transistor dalam kondisi on maka transistor yang lain akan berada dalam konsi off hal   ini akan berlaku terus menerus secara bergantian sehingga terjadilah pergiliran nyala lampu yang disebut lampu flip-flop.

    Gambar rangkaian Running LED

 Cara kerja rangkaian Running LED.

              LED akan terhubung ke pin Q0-Q9 pada IC 4017. Pin Q0-Q9 akan aktif secara bergantian (Dari Q0 sampai Q9 dan kembali lagi) jika pin   14 pada IC 4017 diberi clock atau gelombang kotak. Nah, disinilah fungsi IC 555 yaitu meng-generate gelombang kotak (clock) dengan variasi frekuensi  yang dapat diatur oleh potensiometer. Semakin dibesarkan nilai potensiometer maka frekuensi semakin tinggi dan menyebabkan pergantian nyala dan   mati dari LED semakin cepat juga. Begitu juga sebaliknya, semakin kecil tahanan potensiometer maka pergantian nyala dan mati dari LED akan semakin  lambat. Untuk lebih jelasnya coba perhatikan simulasi rangkaian yang telah saya buat pada software Proteus berikut ini.

  

  Gambar rangkaian Traffic light

 Gambar rangkaian Traffc Light.

            komponen R1, C1 dan VR1 berfungi sebagai  kombinasi astable yang menjadi penentu untuk  kecepatan sinyal clock yang akan dialirkan   kepada input counter. Dimana nanti akan menentukan berapa lama waktu nyala dari masing-maisn lampu yang terdapat di dalam rangkaian. Dibutuhkan waktu sekitar 2 bit keluaran dari rangkaian traffic light untuk menentukan kombinasi nyala lampu. Biasanya lampu kuning menjadi lampu yang  pertama   kali hidup. Hal ini disebabkan lampu tersebut berhubungan dengan output Q1 dari IC. Lampu warna merah di output Q2 menjadi lampu berikutnya   yang menyala yang diikuti lampu warna kuning dan merah menyala bersamaan dengan lampu hijau menyala berikutnya.

VI KESELAMATAN KERJA

 1. Fokus dalam bekerja

 2. lebih teliti saat menyambungkan komponen yang satu ke yang lain agar tidak terjadi konsleting.

 3. harus teliti dalam memilih komponen di aplikasi ISIS 7 PROFESSIONAL

 VII KESIMPULAN.

         Pada saat merangkai rangkaian di aplikasi ISIS 7 PROFESSIONAL kita harus memerhatikan kaki kaki komponen yang harus di hubungkan   ke yang lainnya agar tidak terjadi konsleting.

                                                                                                           
                                                                                                              Klaten, 12Agustus 2016

                     Guru Pembimbing                                                                            Siswa

             (F. Nanda)           (Y. Prasetyo Adi.N)                                                      (Markus Agung P)

 Dasar Mekatronika dan Analoginya.

Mekatronik (Mechatronics)berasal dari kata mechanics dan electronics. Mekatronik adalah sebuah sistem yang terdiri dari bagian mekanik dan elektrik, dilengkapi dengan sensor yang mendapatkan informasi, dengan mikroprosesor yang memproses dan menganalisa informasi ini, dan akhirnya logika yang bereaksi atas informasi, yang bergabung menjadi satu menjadi sebuah sistem mekatronika. Contohnya pada beberapa produk cerdas yang digunakan sebagai barang konsumen biasa dalam kehidupan kita sehari-hari, seperti kamera, perekam video, CD, mesin fotokopi atau mesin cuci, semua yang menggabungkan sensor, mikroprosesor berbasis control dan aktuator yang membuat mereka lebih fleksibel dan mudah digunakan. Mesin otomatis yang digunakan dalam kedokteran, pertanian, pertambangan, perbankan, atau manufaktur yang dapat merasakan, melihat, mempunyai akal, memutuskan dan bertindak juga bisa disebut dengan sistem mekatronika. Ini sangat membantu menciptakan mesin atau alat yang pintar, praktis dan mudah digunakan. Sehingga sumber daya pada manusia seperti waktu dan otak dapat dipakai untuk pekerjaan yang lain.

Sistem mekatronik memiliki 4 bagian utama yaitu: INPUT, PROSES, OUTPUT dan FEEDBACK. Feedback juga berlaku sebagai INPUT dalam sistem mekatronik tersebut.

1. Struktur dan Elemen Mekatronik

      NDi dunia elektronika terdapat beberapa elemen mekatronika yaitu: sensor, kontroler, jalur data, aktuator dan sumber energi.

A. Mekanisme Mesin/Unit

Mekanisme mesin adalah elemen penyusun pertama pada sistem mekatronika yang harus ada. Semua kebutuhan yang kita inginkan harus dituangkan dulu dalam bentuk mekanisme suatu sistem, hal ini adalah syarat untuk membuat sebuah sistem control.

a. Sensor

Sensor adalah elemen yang bertugas memonitor keadaan objek yang dicontrol. Sensor dilengkapi dengan rangkaian pengkondisi yang berfungsi memproses sebuah informasi menjadi sinyal listrik.

Gambar 1. 5 Analogi sebuah sensor terhadap panca indera manusia

 

b. Kontroler

Kontroler (Controller) adalah elemen yang mengambil keputusan apakah keadaan objek yang dikontrol telah sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan, dan kemudian memproses informasi dari komponen input untuk menetapkan apa yang harus dilakukan untuk merevisi keadaan objek tersebut.

Gambar 1. 6 Analogi sebuah controller dengan otak manusia

c. Jalur data

Jalur data berfungsi menyalurkan sinyal perintah dari kontroler dan menyampaikannya ke aktuator ataupun sebaliknya sesuai dengan perintah dari controller. Contoh umumnya adalah wire dan connector.

Gambar 1. 7 Analogi jalur data dengan syaraf manusia

 

d. Aktuator

Actuator adalah elemen yang berfungsi mengkonversi energi dari energy listrik ke energi mekanik atau energy yang terlihat. Bentuk konkrit aktuator ini misalnya: motor listrik, solenoid, relay, display, dll.

Gambar 1. 8 Analogi solenoid actuator dengan sistem otot pada manusia

 

e. Sumber energi.

Sumber energy adalah elemen yang memberikan supply eergi listrik ke semua elemen yang membutuhkannya. Salah satu bentuk sumber energi adalah battery untuk sistem yang bergerak atau movable, atau adaptor AC-DC untuk sistem yang stasioner (diam/tetap). Namun pada alat berat atau otomotif, battery akan tergantikan dengan alternator pada saat engine sudah running.

Gambar 1. 9 Analogi sumber battery

 

B. Sinyal.

Sinyal adalah teori dasar yang kita perlukan untuk memahami sistem mekatronika, misalkan sebuah coolant temperature sensor mendeteksi suhu coolant agar selalu termonitor, data sensor tersebut akan diproses menuju kontroler. Pada saat suhu coolant melebihi batas temperatur yang di tentukan, maka engine akan menurunkan putarannya. Data-data yang dikirimkan dari sensor ke controller tersebut berbentuk sinyal, karena itu kita perlu untuk mengetahui beberapa jenis sinyal untuk menunjang studi mekatronik ini.Sinyal adalah sebuah fungsi besaran yang berubah terhadap waktu.

Gerak gelombang sering ditemui didalam pembahasan setiap cabang ilmu fisika. Pengenalan akan gelombang air, gelombang bunyi, gelombang cahaya, gelombang radio, gelombang elektrik, dll. Sinyal ini juga tergolong dalam bentuk gelombang.Sebuah sinyal juga mempunyai identifikasi untuk mengenalinya seperti yang ditunjukkan gambar dan keterangan di bawah ini.

Gambar 1. 10 Bagian-bagian sinyal

 

· Amplitude (A) :Simpangan terjauh (Y_maks)

· Panjang Gelombang/ Wave length (λ) :Panjang dari awal siklus positif (Crest/bukit) sampai akhir siklus negative (Trough/Lembah)

· Periode (T) :Waktu yang dipelukan untuk perambatan sebuah gelombang

· Frekuensi (f) :Banyaknya gelombang untuk setiap waktunya sekon (Hertz)

Sinyal elektrik digolongkan dalam 2 tipe yaitu digital dan analog.

Gambar 1. 11 Pembagian sinyal

 

1. Sinyal Analog

Sinyal analog adalah sinyal yang nilai perubahannya sangat bervariasi dan semua nilai yang ada sangat berarti. Bisa kita analogikan perubahan sekecil apapun pada sinyal analog maka masih ada lagi nilai tengahnya, begitu seterusnya. Bila dianalogikan sebagai alat ukur, maka alat ukurnya harus memiliki ketelitian yang tanpa batas. Sinyal analog bisa disebut juga sinyal yang bernilai mentah. Dalam kehidupan sehari-hari, misalkan saja kita berjabat tangan dengan seseorang mulai dari genggaman yang paling lemah ke yang paling kuat. Gaya yang kita butuhkan untuk berjabat tangan tadi berubah sesuai dengan kuat tidaknya genggaman, kita tidak tahu berapa gaya yang dibutuhkan tersebut dan hanya bisa memperkirakan saja. Contohnya dalam alat beratadalah sinyal yang langsung dihasilkan oleh pressure sensor atau temperature sensor.

2. Sinyal Digital

Sinyal digital adalah sinyal yang hanya memperhatikan perubahan diwaktu tertentu saja, sesuai dengan permintaan pada saat kapan kita membutuhkan nilai tersebut. Nilai yang didapatkan dari sinyal digital tersebut bisa dikirimkan sebagai data. Dalam kehidupan sehari-hari kita umpamakan saja saat bermain petak umpet, saat kita harus menghitung sambil menunggu teman-teman yang lain berpindah. Dari kegiatan tersebut kita tidak mengetahui perpindahan teman yang lain, tetapi hanya mengetahui posisi terakhir saat kita menemukan teman kita. Contoh pada alat berat adalah sinyal yang dihasilkan oleh sensor yang masuk ke controller, dan juga ada sinyal yang langsung keluar dari sensor yaitu speed sensor.

Gambar 1. Pengambilan sample sinyal analog, hanya pada waktu tertentu saja

Gambar 2. Hasil yang didapat dari pengambilan sample sinyal analog (sinyal digital) dengan sumber makanan manusia