Hardware dan Perakitan Robot

Sebuah Robot dapat dibangun baik secara utuh maupun sebagian yang menyerupai makhluk seperti manusia atau binatang, baik dari bentuk maupun perilaku atau cara berjalan / bergerak. Berbeda dengan makhluk, baru dikatakan manusia jika mempunyai sebagian besar organ tubuh, namun robot dapat hanya berupa lengan sehingga disebut Robot Lengan. Semakin lengkap sebuah Robot, maka semakin banyak komponen yang diperlukan sehingga diperlukan untuk menginventarisasi kebutuhan untuk membangun sebuah Robot. 

Dalam hal ini, tentu berbeda kebutuhan untuk membangun sebuah robot yang satu dengan yang lainnya. Sehingga perlu mengenal komponen utama sebuah Robot yang dibagi dalam dua kelompok yaitu komponen Mekanik dan komponen Elektronik. Keduanya dapat digabungkan menjadi sebuah istilah Mekatronik. Komponen Mekanik diperlukan sebuah Robot untuk berperilaku yaitu bergerak atau berjalan, menggerakkan lengan, sedangkan komponen elektronika diperlukan sebuah Robot untuk berpikir (Logika) dalam hal ini sebagai otaknya Robot atau CPU-nya Robot dapat menggunakan Mikroprocessor atau Mikrokontroler seperti keluarga ATMEL AT89Sxx , AT89Cxx atau keluarga PIC16Fxx yang masing-masing mempunyai kelebihan dankekurangan, merespon rangsangan atau membangkitkan sinyal (Power Supply) atau mengirim menerima sinyal (Tx-Rx Sensor), komponen untuk driver Motor sebagai tenaga penggerak Lengan / Kaki. Motor yang dapat digunakan untuk tenaga penggerak Robot antara lain : Motor DC, Motor DC dengan Gear, Motor Stepper, Motor Stepper dengan Gear. Motor merupakan komponen yang berotasi dan membangkitkan gerakan. Motor dirancang untuk mengkonversi energi listrik mwnjadi energi mekanik untuk membentuk beberapa pekerjaan fisik. 

Motor Stepper merupakan perangkat elektro-mekanik yang mengkonversi daya listrik kw dalam torque dengan posisi untuk kontrol. Putaran motor stepper dilakukan sesuai namanya, dalam satu putaran atau revolution dilakukan dalam beberapa step. Sebagai contoh Untuk motor 1.8 derajat mempunyai 200 step/putaran, motor 7.5 derajat memerlukan 48 step/putaran

Motor DC

Motor DC mempunyai karakteristik yang berbeda dengan motor stepper, dimana putaran yang dihasilkan oleh motor DC dapat beberapa kali putaran dengan catuan power DC, biasanya 10 s/d 24 Vdc sesuai dengan tenaga yang dihasilkan. Biasanya motor DC digunakan sebagai penggerak Robot untuk sistem Roda (Mobil). Sedangkan Motor Stepper digunakan untuk penggerak Robot yang tidak memerlukan putaran penuh, seperti untuk kontrol Robot Lengan atau Robot kaki. Namun dapat diprogram untuk melakukan revolusi sesuai dengan kebutuhan sehingga akan lebih fleksibel dibandingkan dengan Motor DC. Dalam prakteknya diperlukan mekanisme untuk mengendalikan putaran motor, baik ke depan atau ke belakang, cepat atau lambat, lama atau sebentar.

Tabel Kebenaran dari komponen L293D adalah sebagai berikut :

Dimana :

Z = impedansi keluaran tinggi

* = relatif masing-masing kanal.

EN12 berhubungan dengan OUT1 dan OUT2 

EN34 berhubungan dengan OUT3 dan OUT4

Rangkaian yang digunakan untuk driver motor adalah sebagai berikut :

Pemeliharaan Korektif

    Pemeliharaan yang bersifat memperbaiki (corrective maintenance) a- kan berkaitan dengan deteksi kerusakan, penentuan lokasi kerusakan, dan perbaikan atau penggantian bagian yang rusak. Tahapan peme- liharaan korektif dapat dilihat seperti pada Gambar di bawah ini.

Gambar Tahap pemeliharaan Korektif

Alat Bantu Kerja

Gambar Peralatan bantu diagnosis

Alat bantu kerja adalah semua alat yang dapat digunakan oleh teknisi atau tenaga ahli untuk menentukan jenis dan lokasi ke-rusakan sistem yang diperiksa. Ini bisa berupa bu- ku manual pe-meliharaan, peralat- an uji (multi-meter, osiloskop, logic probe, dan sebagainya), dan atau per-alatan khusus (misalnya untuk kalibrasi alat ukur). Peralatan uji dapat kalian pelajari secara khusus pada bab lain di buku ini. Pada saat kita membeli peralatan elektronik (dan juga alat lainnya), misalnya ra- dio tape, biasanya diberi

Buku Manual untuk petunjuk operasi dan petunjuk pemeliharaan a- tau cara mengatasi gangguan pada alat tersebut. Bentuk dan format manual pemeliharaan sangat bervariasi, tergantung dari pabrik pem- buat alat tersebut. Contoh format manual pemeliharaan tersebut da- pat dilihat pada Tabel

 Tabel Contoh Manual Pemeliharaan Tape-Player

Buku Manual (SOP) Standar Operational Prosedur pemeliharaan juga ada yang berupa diagram alir, seperti di- tunjukkan pada Gambar 1.6. Sistem yang akan dianalisis dalam con- toh ini misalnya adalah sebuah regulator. Gambar 1.5 adalah blok di- agram regulator yang akan diperiksa.

Buku Manual (SOP) Standar Operational Proseduryang baik berisi:

1. Diskripsi sistem dan cara mengoperasikannya

2. Spesifikasi kinerja sistem

3. Teori Operasi (sistem, blok diagram dan atau rangkaian)

4. Cara pemeliharaan (preventif & cara mengatasi kondisi darurat)

5. Daftar suku cadang

5. Tata letak mekanis

Sistem Proteksi Kelistrikan

A. Sistem Proteksi

Sistem proteksi tenaga listrik merupakan sistem pengaman pada peralatan peralatan yang terpasang pada sistem tenaga listrik, seperti generator, busbar, transformator, saluran udara tegangan tinggi, saluran kabel bawah tanah, dan lain sebagainya terhadap kondisi odd operasi sistem tenaga listrik tersebut.

1.1 Fungsi sistem proteksi

Kegunaan sistem proteksi tenaga listrik, antara lain untuk :

a. Mencegah kerusakan peralatan-peralatan pada sistem tenaga listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang tidak normal.

b. Mengurangi kerusakan peralatan-peralatan pada sistem tenaga listrik akibat terjadinya gangguan atau kondisi operasi sistem yang tidak normal.

c. Mempersempit daerah yang terganggu sehingga gangguan tidak melebar pada sistem yang lebih luas.

d. Memberikan pelayanan tenaga listrik dengan keandalan dan mutu tinggi kepada konsumen.

e. Mengamankan manusia dari bahaya yang ditimbulkan oleh tenaga listrik.

1.2 Daerah sistem proteksi

Di dalam sistem proteksi tenaga listrik, seluruh komponen harus diamankan dengan tetap menekankan selektivitas kerja peralatan/relay pengaman.

Untuk mencapai hal ini, sistem tenaga listrik dibagi menjadi daerah-daerah (zona) pengaman seperti terlihat pada gambar 2.1 berikut ini

Gambar 2.1. Daerah Pengamanan Pada Sistem Tenaga Listrik Keterangan :

1 = Zone Generator

2 = Zone Transformator Step-Up  

4 = Zone Transmisi    

3 = Zone Busbar

5 = Zone Transformator Step-Down three

6 = Zone Beban

Setiap daerah proteksi pada umumnya terdiri atas satu atau lebih elemen sistem tenaga listrik. Misalnya generator, busbar, transformator, transmisi, dan lain-lain. Agar seluruh sistem tenaga listrik dapat diamankan, maka harus ada daerah yang tumpang-tindih (overlap). Artinya ada elemen sistem yang diamankan oleh dua daerah pengamanan. Setiap daerah pengaman dijaga oleh relay yang sesuai dengan karakteristik peralatan yang diamankan. Pada umumnya yang menjadi batas pengamanan antar daerah pengamanan adalah trafo arus yang mencatu ke rele.

1.3. Persyaratan Sistem Proteksi

Pada sistem proteksi tenaga listrik, ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi demi pengamankan peralatan-peralatan listrik yang ada. Untuk itu ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh suatu sistem proteksi, seperti berikut ini :

1. Keterandalan (Reliability)

Pada kondisi regular (tidak ada gangguan) relay tidak bekerja. Jika terjadi gangguan maka relay tidak boleh gagal bekerja dalam mengatasi gangguan. Kegagalan kerja relay dapat mengakibatkan alat yang diamankan rusak berat atau gangguannya meluas sehingga daerah yang mengalami pemadaman semakin luas. Relay tidak boleh salah kerja, artinya relay yang seharusnya tidak bekerja, tetapi bekerja. Hal ini menimbulkan pemadaman yang tidak seharusnya dan menyulitkan analisa gangguan yang terjadi. Keandalan relay pengaman ditentukan dari rancangan, pengerjaan, beban yang digunakan, dan perawatannya.

2. Selektivitas (Selectivity)

Selektivitas berarti relay harus mempunyai daya beda (discrimination), sehingga mampu dengan tepat memilih bagian yang terkena gangguan. Kemudian relay bertugas mengamankan peralatan. Relay mendeteksi adanya gangguan dan memberikan perintah untuk membuka pemutus tenaga dan memisahkan bagian yang terganggu. Bagian yang tidak terganggu jangan sampai dilepas dan masih Jika terjadi pemutusan hanya terbatas pada daerah yang terganggu.

3. Sensitivitas (Sensitivity)

Relay harus mempunyai kepekaan yang tinggi terhadap besaran minimal (kritis) sebagaimana direncanakan. Relay harus dapat bekerja pada awalnya terjadinya gangguan. Oleh karena itu, gangguan lebih mudah diatasi pada awal kejadian. Hal ini memberi keuntungan dimana kerusakan peralatan yang harus diamankan menjadi kecil. Namun demikian, relay juga harus stabil.

4. Kecepatan Kerja

Relay pengaman harus dapat bekerja dengan cepat. Jika ada gangguan, misalnya isolasi bocor akibat adanya gangguan tegangan lebih terlalu lama sehingga peralatan listrik yang diamankan dapat mengalami kerusakan. Namun demikian, relay tidak boleh bekerja terlalu cepat (kurang dari 10 ms). Disamping itu, waktu kerja relay tidak boleh melampaui waktu penyelesaian kritis (critical clearing time). Pada sistem yang besar atau luas, kecepatan kerja relay pengaman mutlak diperlukan karena untuk menjaga kestabilan sistem agar tidak terganggu. Hal ini untuk mencegah relay salah kerja karena transient akibat surja petir.

5. Ekonomis

Satu hal yang harus diperhatikan sebagai persyaratan relay pengaman adalah masalah harga atau biaya. Relay tidak akan diaplikasikan dalam sistem tenaga listrik, jika harganya sangat mahal. Persyaratan reliabilitas, sensitivitas, selektivitas dan kecepatan kerja relay hendaknya tidak menyebabkan harga relay tersebut menjadi mahal.

Pengertian Field Effect Transistor (FET) dan Jenis-jenisnya

Pengertian Field Effect Transistor (FET) dan Jenis-jenisnya – Field Effect Transistor atau disingkat dengan FET adalah komponen Elektronika aktif yang menggunakan Medan Listrik untuk mengendalikan Konduktifitasnya. Field Effect Transistor (FET) dalam bahasa Indonesia disebut dengan Transistor Efek Medan. Dikatakan Field Effect atau Efek Medan karena pengoperasian Transistor jenis ini tergantung pada tegangan (medan listrik) yang terdapat pada Input Gerbangnya. FET merupakan Komponen Elektronika yang tergolong dalam keluarga Transistor yang memilki Tiga Terminal Kaki yaitu Gate (G), Drain (D) dan Source (S).

Field Effect Transistor atau FET memiliki fungsi yang hampir sama dengan Transistor bipolar pada umumnya.  Perbedaannya adalah pada pengendalian arus Outputnya. Arus Output (IC) pada Transistor Bipolar dikendalikan oleh arus Input (IB) sedangkan Arus Output (ID) pada FET dikendalikan oleh Tegangan Input (VG) FET. Jadi perlu diperhatikan bahwa perbedaan yang paling utama antara Transistor Bipolar (NPN & PNP) dengan Field Effect Transistor (FET) adalah terletak pada pengendalinya (Bipolar menggunakan Arus sedangkan FET menggunakan Tegangan).Field Effect Transistor ini sering disebut juga dengan Unipolar Transistor atau Transistor Eka Kutup, hal ini dikarena FET adalah Transistor yang bekerja bergantung dari satu pembawa muatan saja, apakah itu Elektron maupun Hole. Sedangkan pada Transistor Bipolar (NPN & PNP) pada umumnya, terdapat dua pembawa muatan yaitu Elektron yang membawa muatan Negatif dan Hole sebagai pembawa muatan Positif.

 

Field Effect Transistor (FET) atau Transistor Efek Medan ini diciptakan dan dipatenkan oleh Julius Edgar Lilienfeld pada tahun 1926 dan juga oleh Oscar Hell di tahun 1934.

·        Jenis-jenis Field Effect Transistor (FET) dan Cara Kerjanya.

Pada dasarnya terdapat dua jenis klasifikasi utama pada Field Effect Transistor atau FET ini, kedua jenis tersebut diantaranya adalah JFET (Junction Field Effect Transistor) dan MOSFET (Metal Oxide Semiconduction Field Effect Transistor).

1. Junction FET (JFET)

Cara Kerja JFET pada prinsipnya seperti kran air yang mengatur aliran air pada pipa. Elektron atau Hole akan mengalir dari Terminal Source (S) ke Terminal Drain (D). Arus pada Outputnya yaitu Arus Drain (ID)  akan sama dengan Arus Inputnya yaitu Arus Source (IS). Prinsip kerja tersebut sama dengan prinsip kerja sebuah pipa air di rumah kita dengan asumsi tidak ada kebocoran pada pipa air kita.

 

Besarnya arus listrik tergantung pada tinggi rendahnya Tegangan yang diberikan pada Terminal Gerbangnya (GATE (G)). Fluktuasi Tegangan pada Terminal Gate (VG) akan menyebabkan perubahan pada arus listrik yang melalui saluran IS atau ID. Fluktuasi yang kecil dapat menyebabkan variasi yang cukup besar pada arus aliran pembawa muatan yang melalui JFET tersebut. Dengan demikian terjadi penguatan Tegangan pada sebuah rangkaian Elektronika.

Junction FET atau sering disingkat dengan JFET memiliki 2 tipe berdasarkan tipe bahan semikonduktor yang digunakan pada saluran atau kanalnya. JFET tipe N-Channel (Kanal N) terbuat dari bahan Semikonduktor tipe N dan P-Channel (Kanal P) yang terbuat dari Semikonduktor tipe P.

1.1. JFET Kanal-N

Berikut dibawah ini adalah gambar struktur dasar JFET jenis Kanal-N.Junction Field Effect Transistor

Saluran atau Kanal pada jenis ini terbentuk dari bahan semikonduktor tipe N dengan satu ujungnya adalah Source (S) dan satunya lagi adalah Drain (D). Mayoritas pembawa muatan atau Carriers pada JFET jenis Kanal-N ini adalah Elektron.

Gate atau Gerbang pada JFET jenis Kanal-N ini terdiri dari bahan semikonduktor tipe P. Bagian lain yang terbuat dari Semikonduktor tipe P pada JFET Kanal-N ini adalah bagian yang disebut dengan Subtrate yaitu bagian yang membentuk batas di sisi saluran berlawanan Gerbang (G).

Tegangan pada Terminal Gerbang (G) menghasilkan medan listrik yang mempengaruhi aliran pada pembawa muatan yang melalui saluran tersebut. Semakin Negatifnya VG,  semakin sempit pula salurannya yang akhirnya mengakibatkan semakin kecil arus pada outputnya (ID).

 

1.2. JFET Kanal-P

Berikut dibawah ini adalah gambar struktur dasar JFET jenis Kanal-P.Junction Field Effect Transistor

Saluran pada JFET jenis Kanal-P terbuat dari Semikonduktor tipe P. Mayoritas pembawa muatannya adalah Hole. Bagian Gate atau Gerbang (G) dan Subtrate-nya terbuat dari bahan Semikonduktor tipe N.

Di JFET Kanal-P, semakin Positifnya VG, semakin sempit pula salurannya yang akhirnya mengakibatkan semakin kecilnya arus pada Output JFET (I^D).

Dari Simbolnya, kita dapat mengetahui mana yang JFET Kanal-N dan JFET Kanal-P. Anak Panah pada simbol JFET Kanal-N adalah menghadap ke dalam sedangkan anak panah pada simbol JFET Kanal-P menghadap keluar.

 

2. Metal Oxide Semiconduction Field Effect Transistor (MOSFET)

        Seperti halnya JFET, Saluran pada MOSFET juga dapat berupa semikonduktor tipe-N ataupun tipe-P. Terminal atau Elektroda Gerbangnya adalah sepotong logam yang permukaannya dioksidasi. Lapisan Oksidasi ini berfungsi untuk menghambat hubungan listrik antara Terminal Gerbang dengan Salurannya. Oleh karena itu, MOSFET sering juga disebut dengan nama Insulated-Gate FET (IGFET). Karena lapisan Oksidasi ini bertindak sebagai dielektrik, maka pada dasarnya tidak akan terjadi aliran arus antara Gerbang dan Saluran. Dengan demikian, Impedansi Input pada MOSFET menjadi sangat tinggi dan jauh melebihi Impedansi Input pada JFET. Pada beberapa jenis MOSFET Impedansi dapat mencapai Triliunan Ohm (1012 Ohm). Dalam bahasa Indonesia, MOSFET disebut juga dengan Transistor Efek Medan Semikonduktor Logam-Oksida.

Salah kelemahan pada MOSFET adalah tipisnya lapisan Oksidasi sehingga sangat rentan rusak karena adanya pembuangan elektrostatik (Electrostatic Discharge).

Seperti yang disebut sebelumnya, bahwa MOSFET pada dasarnya terdiri dari 2 tipe yaitu MOSFET tipe N dan MOSFET tipe P.

 

2.1. MOSFET tipe N

MOSFET tipe N biasanya disebut dengan NMOSFET atau nMOS. Berikut dibawah ini adalah bentuk struktur dan Simbol MOSFET tipe N.

Struktur dan Simbol MOSFET

2.2. MOSFET tipe P

MOSFET tipe P biasanya disebut dengan PMOSFET atau pMOS. Dibawah ini adalah bentuk struktur dan Simbol MOSFET tipe P.

Struktur dan Simbol MOSFET (tipe P)

 

Kelebihan dan Kelemahan FET

Jika dibandingkan dengan Transistor Bipolar, FET memiliki beberapa kelebihan dan kelemahan. Salah satu kelebihan FET adalah dapat bekerja dengan baik di rangkaian elektronika yang bersinyal rendah seperti pada perangkat komunikasi dan alat-alat penerima (receiver). FET juga sering digunakan pada rangkaian-rangkaian elektronika yang memerlukan Impedansi yang tinggi. Namun pada umumnya, FET tidak dapat digunakan pada perangkat atau rangkaian Elektronika yang bekerja untuk penguatan daya tinggi seperti pada perangkat Komunikasi berdaya tinggi dan alat-alat Pemancar (Transmitter). 

PENDEKATAN SISTEMATIK DALAM PERANCANGAN SISTEM KONTROL PROSES

 Pertama, Anda perlu memilih suatu instrumen atau sistem yang hendak dikontrol; Sistem yang terotomasi bisa berupa sebuah mesin atau suatu proses yang kemudian disebut sebagai sistem kontrol proses. Fungsi dari sistem kontrol proses ini secara terus-menerus akan mengamati sinyal-sinyal yang berasal dari piranti- piranti masukan (sensor) dan tanggapanynya berupa suatu sinyal yang diberikan ke piranti keluaran eksternal yang secara lagnsung mengontrol bagaimana suatu sistem beroperasi atau bekerja.

Kedua, Anda perlu menentukan semua masukan dan keluaran yang akan dihubungkan ke  PLC; Piranti masukan dapat berupa saklar, sensor dan lain sebagainya. Sedangkan piranti keluaran dapat berupa selenoida, kran elektromagnet, motor, relai, starter magnet begitu juga dengan instrumen lain yang bisa menghasilkan suara atau cahaya (lampu) dan lain sebagainya.

setelah menentukan kebutuhan semua piranti masukan dan keluaran dilanjutkan dengan menentukan penggunaan jalur-jalur masukan dan keluaran pada PLC untuk piranti-piranti masukan dan keluaran yang sudah ditentukan tadi. 

Ketiga, membuat program yang lebih dikenal dengan diagram tangga (untuk PLC) sesuai dengan jalannya proses yang diinginkan. Dalam hal ini bisa digunakan terminal konsol yang langsung berhubungan dengna PLC yang bersangkutan atau melalui komputer PC yang memiliki saluran komunikasi yang dibutuhkan untuk mentransfer program dari komputer PC ke PLC maupun sebaliknya. 

Keempat, program disimpan ke dalam PLC; baik dilakukan secara langsung melalui terminal konsol maupun melalui komputer PC. 

1.  Sistem kontrol loop terbuka

Sistem kontrol loop terbuka adalah merupakan suatu proses dalam suatu sistem yang mana variabel input akan berpengaruh pada output yang dihasilkan.Gambar berikut ini menunjukan blok diagram dari sistem loop terbuka, yang mungkin dapat membantu anda dalam memahami sistem kontrol tersebut.
Jika kita lihat dari blok diagram, pada sistem kontrol loop terbuka di sini tidak ada informasi yang diberikan ke peralatan kontrol yang berasal dari peralatan output (variabel yang dikontrol), sehingga tidak dapat diketahui dengan tepat apakah output yang diinginkan sesuai dengan keinginan atau tidak. Terutama apabila terjadi gangguan dari luar yang dapat mempengaruhi output. Oleh karena itu pada sistem ini akan terjadi kesalahan yang cukup besar oleh karena tidak adanya koreksi.

Gambar 1  kontrol loop terbuka

2. Sistem control loop tertutup

Kontrol loop tertutup adalah sebuah proses yang mana variabel yang dikontrol secara terus menerus disensor kemudian dibandingkan dengan kuantitas referensi. Adapun variabel yang dikontrol ini dapat berupa hasil pengukuran seperti misalnya pengukuran temperatur, kelembaban, posisi mekanik,kecepatan putaran, dsb.
Kemudian hasil pengukuran tadi diumpan balikan ke pembanding (comparator).
Pembanding ini dapat berupa peralatan mekanik, listrik/ elektronik, atau pneumatik.

Pada alat pembanding ini antara kuantitas referensi dengan sinyal sensor yang berasal dari variabel yang dikontrol dibandingkan, dan sebagai hasilnya adalah sinyal kesalahan. Sinyal kesalahan ini hasilnya bisa positif atau negatif, secara matematis sinyal kesalahan ini seperti ditunjukan pada persamaan dibawah.

Gambar 2  kontrol loop tertutup

Error = harga hasil pengukuran variabel yang dikontrol - set point

    Apabila kita lihat gambar blok diagram, maka pada blok peralatan kontrol dapat berupa peralatan yang dapat bekerja secara mekanik, listrik/ elektronik, ataupun pneumatik, yang mana pada blok ini menerima sinyal kesalahan dan menghasilkan sinyal output yang kemudian diberikan pada bagian proses untuk memperbaiki kesalahan sampai hasil/ produk betul-betul sesuai dengan yang diinginkan atau kesalahan sama dengan nol.Demikian mekanisme sistem kontrol tertutup, dan mekanisme tersebut bekerja secara terus-menerus (berkelanjutan).

Sistem Robot

Pada umumnya sebuah sistem robot agar dapat berjalan sempurna harus memiliki elemenelemen dasar seperti pada gambar 1.6. yaitu :

1.      Sensor

2.      Aktuator

3.      Manipulator

4.      Kontroler

Gambar 1.8. : Sistem Robot.

 1.4.1.  Sensor

    Merupakan perangkat atau komponen yang bertugas mendeteksi (hasil) gerakan atau fenomena lingkungan yang diperlukan oleh sistem kontroler. Dapat dibuat dari sistem yang paling sederhana seperti sensor ON/OFF menggunakan limit switch, sistem analog, hingga sistem mata kamera.

Gambar 1.9. : Contoh Elemen Robot – Sensor:Light.

Aktuator

Merupakan perangkat elektromekanik yang menghasilkan daya gerakan. Dapat dibuat dari sistem motor listrik (motor DC (permanent magnet, brushless, shunt dan series), motor DC servo, motor DC stepper, ultrasonic motor, linear motor, torque motor, solenoid, dll.), System Pneumatic (perangkat kompresi berbasis udara atau gas nitrogen), dan perangkat hidrolik (berbasis bahan cair seperti oli). Untuk meningkatkan tenaga mekanik aktuator atau torsi gerakan dapat dipasang sistem gearbox, baik sistem direct-gear (sistem lurus, sistem ohmic/worm-gear, planetary gear, dll.), spochet-chain (gear-rantai, gear-belt, ataupun system wire-roller, dll.).

 
Gambar 1.10. : Contoh Elemen Robot – Aktuator:Pneumatic.

Manipulator

Yaitu sistem gerak yang berfungsi untuk memanipulasi (memegang, mengambil, mengangkat, memindah, atau mengolah) obyek. Pada robot industri fungsi mengolah ini dapat berupa perputaran (memasang mur-baut, mengebor/drilling, milling, dll.), tracking (mengelas, membubut, dll.) ataupun mengaduk (control proses). Untuk robot tangan, desain sendi-lengan diukur berdasarkan DOF (Degree Of Freedom). Lengan dapat dibuat kaku/tegar (rigid) ataupun fleksibel (fleksibel manipulator). Sistem tangan memiliki bagian khusus yang disebut sebagai gripper atau grasper (pemegang).

Kontroler

Kontroler adalah bagian yang amat penting dalam robotik. Sistem robotik tanpa kontroler hanya akan menjadi benda mekatronik yang mati. Dalam sistem kontroler robotik terdapat dua bagian yaitu perangkat keras elektronik dalam perangkat lunak yang berisi program kemudi dan algoritma kontrol.

Sistem Kontrol Robotik terbagi atas 2 yaitu :

Ø  Sistem Kontrol Loop Terbuka (Open Loop).

Kontrol loop terbuka atau umpan maju (FeedForward Control) dapat dinyatakan sebagai sistem kontrol yang outputnya tidak diperhitungkan ulang oleh kontroler.

 

Gambar 1.11. : Open Loop

Ø  Sistem Kontrol Loop Tertutup (Close Loop).

Gambar 1.12. : Close Loop Control.

Pada gambar diatas, jika hasil gerak aktual telah sama dengan referansi maka input kontroler akan nol. Artinya kontroler tidak lagi membarikan sinyal aktuasi kepada robot karena target akhir perintah gerak telah diperoleh.

Pemeliharaan Preventif

    Dalam pengertian yang luas, pemeliharaan preventif meliputi aspek rekayasa (engneering) dan manajemen. Di bidang rekayasa, pemeliharaan preventif meliputi: mendeteksi dan atau mengoreksi penggunaan peralatan yang ada saat ini, melalui analisa statistik kegagalan atau kesalahan yang ada atau berdasarkan catatan perbaikan yang ada. Pekerjaan ini harus dapat dilakukan secara tepat oleh orang yang benar-benar ahli dibidangnya dan dengan frekuensi yang tepat pula (misalnya dua kali dalam setahun).

Jika terlalu sering, maka bukan saja akan menambah biaya pemeliharaan, tetapi juga akan menurunkan produktifitas dan efisiensi kerja perusahaan. Data pada Gambar 1.2. menunjukkan, bahwa kerusakan banyak terjadi pada awal pemakaian alat. Hal ini dapat disebabkan oleh kelalaian pekerja dan atau kerusakan internal komponen dari pabrik pembuat alat (ini disebut kegagalan produk). Tingkat kerusakan

Kerusakan alat akan menurun setelah pekerja mulai terbiasa mengguna- kan alat tersebut. Setelah melewati masa kritis, alat akan semakin sering mengalami gangguan, sehingga perbaikan akan semakin sering dilakukan, sampai masa pakai alat tersebut habis. Pada masa ini artinya alat sudah tidak mungkin diperbaiki lagi.

 

Bidang manajemen, 

    Kegiatan pemeliharaan meiputi: membuat daftar pekerjaan, menentukan jumlah dan kualifikasi (bidang keahlian) teknisi yang diperlukan, memperkirakan berapa lama pekerjaan tersebut dilaksanakan, merencanakan jadwal pelaksanaan pekerjaan, ser- ta memprediksi biaya pemeliharaan dan perbaikan. Semua kegiatan ini biasanya dicantumkan dalam sebuah lembar kontrol.Hal paling utama dalam pemeliharaan preventif adalah menentukan Daftar Pekerjaan. Tujuan utama dibuatnya daftar pekerjaan adalah un- tuk mengingatkan pekerja tentang: alat apa yang harus diservis, apa yang harus dilakukan oleh teknisi atau pekerja (misalnya mengukur a- tau menguji arus atau tegangan pada titik tertentu, membersihkan alat, mengganti komponen, dan sebagainya. Dalam daftar ini juga akan tercantum prosedur pelaksanaan pemeliharaan yang harus dilakukan. tercantum:

Daftar pekerjaan sebaiknya disusun oleh berbagai stakeholder (manufaktur, ahli mekanik, tenaga ahli, kontraktor, perusahaan asuransi, pemerintah, asosiasi terkait, distributor, konsultan dan berbagai kalangan pengguna produk).

Tahanan Listrik dan Daya Hantar Kawat Penghantar

    Gerakan pembawa muatan dengan arah tertentu pada bagian dalam suatu penghantar akan terhambat oleh terjadinya tumbukan dengan ion-ion atom dari bahan penghantar tersebut. "Perlawanan" penghantar terhadap pelepasan arus inilah disebut sebagai tahanan. Satuan SI yang ditetapkan untuk tahanan listrik adalah Ohm.

Gambar : Gerakan elektron di dalam penghantar logam 

Simbol formula untuk tahanan listrik adalah R.

Besarnya arus listrik yang mengalir pada masing-masing bahan penghantar berlawanan dengan hambatannya. Hambatan ini tergantung pada susunan bagian dalam bahan itu sendiri (kerapatan atom dan jumlah elektron bebas) hal itu disebut sebagai tahanan jenis (spesifikasi tahanan).

Tahanan jenis suatu bahan penghantar menunjukkan bahwa angka yang tertera adalah sesuai dengan nilai tahanannya untuk panjang 1 m, luas penampang 1 mm2 , dan pada temperatur 20OC.

Sebagai contoh, besarnya tahanan jenis untuk:

a. perak            = 0,016 Ω.mm2/m

b. tembaga       = 0,0178     .mm2/m

c. alumunium   = 0,0278     .mm2/m

Berikut yang menyebabkan nilai tahanan listrik suatu penghantar R makin besar.

a. Kawat penghantar l makin panjang.

b. Luas penampang A makin kecil.

c. Tahanan jenis ρ makin besar

Suatu percobaan menyatakan sebagai berikut:

a. Gerakan elektron yang terdapat pada penghantar yang lebih panjang akan mendapatkan rintangan lebih kuat dibanding pada penghantar yang lebih pendek.

b.  Pada gerakan elektron dengan jumlah sama pada kawat penghantar dengan luas penampang lebih kecil terjadi tumbukan yang lebih banyak, hal ini berarti bahwa tahanannya menjadi bertambah.

c. Bahan dengan tahanan yang lebih besar, maka jarak atomnya lebih kecil dan jumlah elektron-elektron bebasnya lebih sedikit, sehingga menghasilkan tahanan listrik yang lebih besar.

Berdasarkan penjelasan di atas dapat didapatkan rumus sebagai berikut:

Keterangan:

R  = tahanan penghantar ( )

p     = tahanan jenis ( .mm2/m) 

l  = panjang penghantar (m) 

A = luas penampang (mm2)

Beda Potensial atau Tegangan

Pada potensial listrik terdapat perpindahan arus listrik akibat adanya beda potensial dengan satuan Volt. Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu Joule untuk memindahkan muatan listrik satu Coulomb.

Rumus beda potensial atau tegangan sebagai berikut:

Keterangan:

V     = beda potensial atau tegangan, Volt)

W    = usaha (newton-meter atau Nm atau Joule)

Q    = muatan listrik, dalam coulomb.

Simbol satuan untuk Volt adalah V. Adapun pembagian dan kelipatan satuan tegangan sebagai berikut.

1 MV = 1 Megavolt        = 1.000.000 V = 106 V.

1 kV = 1 Kilovolt             = 1.000 V = 103 V.

1 mV = 1 Millivolt             =   1  V = 10-3 V

                                         1.000

1 µV = 1 Mikrovolt           =        1     

                                        1.000.000

                                                V = 10-6 V.

Pada rangkaian listrik dibedakan menjadi beberapa macam tegangan, yaitu tegangan sumber dan tegangan jatuh. Terlihat pada gambar berikut!

Tegangan sumber adalah tegangan yang dibangkitkan di dalam sumber tegangan. Tegangan sumber merupakan penyebab atas terjadinya aliran arus. Tegangan sumber disalurkan ke seluruh rangkaian listrik dan dikonsumsi oleh masing-masing beban. Tegangan jatuh adalah tegangan yang digunakan pada beban.

Tegangan selalu mempunyai arah reaksi tertentu, dapat digambarkan seperti suatu anak panah tegangan. Anak panah tegangan untuk arah tegangan positif ditunjukkan dari potensial tinggi (misalnya kutub +) menuju ke potensial rendah (misal kutub - ), dalam hal ini memperlihatkan potensial tingginya adalah positif (+) dan potensial rendahnya adalah negatif (-).

Pada praktiknya dapat diperlihatkan bahwa anak panah tegangan untuk sumber tegangan mempunyai arah dari kutub (+) menuju ke kutub (-). Adapun arah anak panah tegangan jatuh seperti aliran arus yang mengalir dari potensial tinggi menuju ke potensial rendah.

Kesimpulan:

1.   Sistem Internasional (SI Unit) sebagai kesepakatan internasional berkenaan sistem pengukuran dalam bidang teknik, terdapat enam besaran yang dinyatakan dalam sistem SI, yakni panjang , massa , waktu arus listrik, temperature termodinamika, dan intensitas cahaya.

2.  Tujuh besaran berkaitan dengan kelistrikan yang merupakan sebuah standar, yakni, standar Ampere, resistansi, tegangan, kapasitansi, induktansi, kemagnetan temperature atau suhu dan luminasi cahaya.

3.  Hukum Faraday, Hukum Ampere-Biot-Savart dan Hukum Lenz merupakan tiga hukum dasar listrik yang penerapannya terdapat pada proses kerja dari suatu mesin listrik hal tersebut merupakan prinsip dasar dari konversi energi elektromekanik dari sebuah mesin listrik dinamis (generator dan motor listrik).

4.  Hukum Ohm dan Hukum Kirchhoff yang dapat dipergunakan untuk analisis perhitungan besar arus listrik, tegangan listrik, dan hambatan listrik pada sebuah rangkaian listrik tertutup.