![A Teknik Mekatronika - Sensor Dan Aktuator, Rangkaian Elektronika, Komunikasi Data Dan Interface PDF [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/a-teknik-mekatronika-sensor-dan-aktuator-rangkaian-elektronika-komunikasi-data-dan-interface-pdf.jpg)
5 0 8 MB
Penulis : Dr. Sudaryono, M.T; 0816558114; [email protected]
Penelaah
:
Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronika, Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengcopy sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
KATA SAMBUTAN Peran guru professional dalam proses pembelajaran sangat penting sebagai kunci keberhasilan belajar siswa. Guru professional adalah guru yang kompeten membangun proses pembelajaran yang baik sehingga dapat menghasilkan pendidikan yang berkualitas. Hal tersebut menjadikan guru sebagai komponen yang menjadi focus perhatian pemerintah pusat maupun pemerintah daerah dalam peningkatan mutu pendidikan terutama menyangkut kompetensi guru. Pengembangan profesionalitas guru melalui program Guru Pembelajar (GP) merupakan upaya peningkatan kompetensi untuk semua guru. Sejalan dengan hal tersebut, pemetaan kompetensi guru telah dilakukan melalui uji kompetensi guru (UKG) untuk kompetensi pedagogic dan professional pada akhir tahun 2015. Hasil UKG menunjukkan peta kekuatan dan kelemahan kompetensi guru dalam penguasaan pengetahuan. Peta kompetensi guru tersebut dikelompokkan menjadi 10 (sepuluh) kelompok kompetensi. Tindak lanjut pelaksanaan UKG diwujudkan dalam bentuk pelatihan guru pasca UKG melalui program Guru Pembelajar. Tujuannya untuk meningkatkan kompetensi guru sebagai agen perubahan dan sumber belajar utama bagi peserta didik. Program Guru Pembelajar dilaksanakan melalui pola tatap muka, daring (online), dan campuran (blended) tatap muka dengan online. Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga Pengembngan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Kelautan Perikanan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LP3TK KPTK), dan Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Kepala Sekolah (LP2KS) merupakan Unit Pelaksana Teknis di lingkungan Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan yang bertanggungjawab dalam mengembangkan perangkat dan melaksanakan peningkatan kompetensi guru sesuai bidangnya. Adapun perangkat pembelajaran yang dikembangkan tersebut adalah modul untuk program Guru Pembelajar (GP) tatap muka dan GP online untuk semua mata pelajaran dan kelompok kompetensi. Dengan modul ini diharapkan program GP memberikan sumbangan yang sangat besar dalam peningkatan kualitas kompetensi guru. Mari kita sukseskan program GP ini untuk mewujudkan Guru Mulia Karena Karya. Jakarta, Februari 2016 Direktur Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Sumarna Surapranata, Ph.D NIP. 195908011985031002
i
ii
DAFTAR ISI
KATA SAMBUTAN .............................................................................................. i DAFTAR ISI ....................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix DAFTAR TABEL ............................................................................................... xv PENDAHULUAN ................................................................................................. 1 A. Latar belakang ............................................................................................. 1 B. Tujuan Pembelajaran ................................................................................... 2 C. Peta Kompetensi ......................................................................................... 3 D. Ruang Lingkup ........................................................................................... 4 E. Saran Cara Penggunaan Modul ................................................................... 5 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: SAKELAR PENGENDALI DAN SENSOR ..... 7 A. Tujuan......................................................................................................... 7 B. Indikator Pencapaian Kompetensi............................................................... 7 C. Uraian Materi ............................................................................................... 7 1.1 Sensor .................................................................................................... 7 1.2 Simbol-Simbol Komponen Listrik .......................................................... 10 1.3 Sakelar Pengendali ............................................................................. 12 1.4 Sakelar Batas (Limit Switch) ............................................................... 16 1.5 Sensor Proksimiti ................................................................................. 19 D. Aktivitas Pembelajaran .............................................................................. 26 E. Latihan/Soal/Tugas ................................................................................... 28 F. Rangkuman............................................................................................... 30 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ................................................................ 31 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: SENSOR PROKSIMITI ................................ 33 A. Tujuan....................................................................................................... 33 B. Indikator Pencapaian Kompetensi............................................................. 33 C. Uraian Materi ............................................................................................. 33
iii
2.1 Reed Switch......................................................................................... 33 2.2 Sensor Proksimiti Induktif ................................................................... 37 2.3 Sensor Proksimiti Kapasitif ................................................................ 41 2.4 Sensor Proksimiti Optik ....................................................................... 45 D. Aktivitas Pembelajaran .............................................................................. 54 E. Latihan/Soal/Tugas ................................................................................... 55 F. Rangkuman:.............................................................................................. 56 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ................................................................ 57 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: SENSOR TEKANAN .................................. 59 A. Tujuan....................................................................................................... 59 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ............................................................. 59 C. Uraian Materi ............................................................................................. 59 3.1 Macam-macam sensor tekanan .......................................................... 59 3.2 Sensor tekanan dengan kontak mekanik ............................................. 59 3.3
Sensor tekanan dengan switching elektronik ..................................... 60
3.4
Sensor tekanan dengan sinyal output analog..................................... 60
D. Aktivitas Pembelajaran .............................................................................. 62 E. Latihan/Soal/Tugas ................................................................................... 62 F. Rangkuman............................................................................................... 63 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ................................................................. 63 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: MACAM-MACAM AKTUATOR ................... 65 A. Tujuan....................................................................................................... 65 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ............................................................. 65 C. Uraian Materi ............................................................................................. 65 4.1 Pengantar ........................................................................................... 65 4.2 Aktuator pneumatik ............................................................................. 68 4.3 Aktuator Hidraulik................................................................................ 71 D. Aktivitas Pembelajaran .............................................................................. 74 E. Latihan/Soal/Tugas ................................................................................... 74 F. Rangkuman............................................................................................... 74 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ................................................................ 75 KEGIATAN PEMBELAJARAN 5: AKTUATOR PNEUMATIK LINIER .............. 77
iv
A. Tujuan....................................................................................................... 77 B. Indikator Pencapaian Kompetensi............................................................. 77 C. Uraian Materi ............................................................................................. 77 5.1 Silinder Kerja Tunggal......................................................................... 77 5.2 Silinder Kerja Ganda ............................................................................ 80 5.3 Karakteristik Silinder ........................................................................... 86 D. Aktivitas Pembelajaran .............................................................................. 91 F. Rangkuman............................................................................................... 93 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ................................................................ 93 KEGIATAN PEMBELAJARAN 6:AKTUATOR PNEUMATIK PUTAR .............. 95 A. Tujuan....................................................................................................... 95 B. Indikator Pencapaian Kompetensi............................................................. 95 C. Uraian Materi ............................................................................................. 95 6.1 Motor pneumatik ................................................................................. 95 6.2 Aktuator Putar ..................................................................................... 97 6.3
Aplikasi Silinder Putar ........................................................................ 99
D. Aktivitas Pembelajaran .............................................................................. 99 E. Latihan/Soal/Tugas ................................................................................... 99 F. Rangkuman............................................................................................. 100 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut .............................................................. 100 KEGIATAN PEMBELAJARAN 7: AKTUATOR VAKUM ................................. 101 A. Tujuan..................................................................................................... 101 B. Indikator Pencapaian Kompetensi........................................................... 101 C. Uraian Materi ........................................................................................... 101 7.1 Teori Tentang Vakum ....................................................................... 101 7.2 Pengertian Vacuum Suction Cup ...................................................... 105 7.3 Vacuum Suction Cup ......................................................................... 105 D. Aktivitas Pembelajaran ............................................................................ 107 E. Latihan/Soal/Tugas ................................................................................. 107 F. Rangkuman............................................................................................. 108 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut .............................................................. 109 KEGIATAN PEMBELAJARAN 8: MOTOR ARUS SEARAH .......................... 111
v
A. Tujuan..................................................................................................... 111 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ........................................................... 111 C. Uraian Materi ........................................................................................... 111 8.1 Pengertian ........................................................................................ 111 8.2 Konstruksi ......................................................................................... 111 8.3 Prinsip Kerja Motor DC ...................................................................... 113 8.4 Macam - Macam Motor DC ............................................................... 117 8.5 Papan Nama Motor DC ..................................................................... 120 8.6 Hubungan Kecepatan/Torsi Motor DC Shunt/Penguat Terpisah ..... 120 D. Aktivitas Pembelajaran ............................................................................ 122 E. Latihan / Kasus / Tugas ........................................................................... 123 F. Rangkuman.............................................................................................. 123 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ............................................................... 124 KEGIATAN PEMBELAJARAN 9: MOTOR DC MAGNET PERMANEN .......... 125 A. Tujuan..................................................................................................... 125 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ........................................................... 125 C. Uraian Materi ........................................................................................... 125 9.1 Pengertian ........................................................................................ 125 9.2 Konstruksi ......................................................................................... 126 9.3 Prinsip Kerja ..................................................................................... 126 9.4 Pengoperasian Motor DC.................................................................. 128 9.5 Pengaman Motor .............................................................................. 130 D. Aktivitas Pembelajaran ............................................................................ 132 E. Latihan / Kasus / Tugas ........................................................................... 132 F. Rangkuman............................................................................................. 132 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ............................................................... 133 KEGIATAN PEMBELAJARAN 10: MOTOR ARUS PUTAR ........................... 135 A. Tujuan..................................................................................................... 135 B. Indikator Pencapaian Kompetensi ........................................................... 135 C. Uraian Materi ........................................................................................... 135 10.1 Pengertian ........................................................................................ 135 10.2 Konstruksi Motor Arus Putar ........................................................... 135
vi
10.3 Elektromagnetik ............................................................................... 138 10.4 Pembangkitan Medan Magnet Putar ............................................... 142 10.5 Putaran Rotor ................................................................................. 146 10.6 Spesifikasi Motor ............................................................................ 148 D. Aktivitas Pembelajaran ............................................................................ 150 E. Latihan / Kasus / Tugas ........................................................................... 151 F. Rangkuman.............................................................................................. 152 G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ............................................................... 153 KUNCI JAWABAN LATIHAN/TUGAS ............................................................ 155 Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 1 .................................................... 155 Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 3 .................................................... 156 Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 4 .................................................... 156 Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 5 .................................................... 157 Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 6 .................................................... 158 Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 7 .................................................... 159 Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 8 .................................................... 159 Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 9 .................................................... 160 Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 10 .................................................. 160 EVALUASI ...................................................................................................... 161 PENUTUP ....................................................................................................... 165 A. Kesimpulan ............................................................................................. 165 B. Tindak Lanjut .......................................................................................... 165 C. Kunci Jawaban Evaluasi ......................................................................... 165 D. Glosarium ................................................................................................ 166 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 169
vii
viii
DAFTAR GAMBAR Gambar 0. 1 Struktur SKG teknik elektronika....................................................... 3 Gambar 0. 2 Peta kompetensi teknik mekatronika ............................................... 3 Gambar 1. 1 Kontak sakelar dengan konfigurasi NC ......................................... 12 Gambar 1. 2 Jenis-jenis kontak.......................................................................... 13 Gambar 1. 3 Sistem nomor pada kontak sakelar ............................................... 15 Gambar 1. 4 Sakelar Tekan Dengan Pengunci, a) Posisi tidak aktif, b) Posisi aktif,
c) Simbol ............................................................................................. 16
Gambar 1. 5 Tombol Tekan Tanpa Pengunci Dengan Kontak Jenis Tukar, Konstruksi,
a)
b) Simbol ...................................................................................... 16
Gambar 1. 6 Simbol sakelar pembatas .............................................................. 17 Gambar 1. 7 Konstruksi Sakelar Batas .............................................................. 17 Gambar 1. 8 Pengaman rangkaian sakelar batas dengan diode ........................ 18 Gambar 1. 9 Pengaman rangkaian sakelar batas dengan RC ........................... 19 Gambar 1. 10 Macam-macam sensor ................................................................ 20 Gambar 1. 11 Simbol sensor proksimiti ............................................................. 21 Gambar 1. 12 Sensor proksimiti dengan keluaran PNP ..................................... 25 Gambar 1. 13 Keluaran sensor proksimiti PNP .................................................. 25 Gambar 1. 14 Sensor proksimiti dengan keluaran NPN ..................................... 25 Gambar 1. 15 Keluaran sensor proksimiti NPN .................................................. 26 Gambar 1. 16 16 Pemakaian kontak NO/NC/CO .............................................. 26 Gambar 1. 17 Pemakaian sensor proksimiti di mesin mekatronika .................... 27 Gambar 1. 18 Pemakaian sensor proksimiti di mesin mekatronika lainnya ........ 27 Gambar 1. 19 Pemakaian sakelar pengendali dan limit switch di mesin mekatronika ....................................................................................................... 28 Gambar 2. 1 Kontak buluh dalam gelas kaca..................................................... 33 Gambar 2. 2 Reed switch dan diagram rangkaiannya ........................................ 34 Gambar 2. 3 Simbol reed switch dan benda aslinya .......................................... 34 Gambar 2. 4 Reed switch diaktifkan oleh magnet ............................................. 35 Gambar 2. 5 Prinsip kerja reed switch pada badan silinder ................................ 35 Gambar 2. 6 Pemasangan reed switch pada badan silinder .............................. 36 Gambar 2. 7 Rangkaian reed switch dengan beban relai ................................... 36
ix
Gambar 2. 8 Pembatas arus pada reed proximity sensor .................................. 37 Gambar 2. 9 Sensor induktif dan simbolnya ....................................................... 38 Gambar 2. 10 Blok diagram sensor induktif ....................................................... 38 Gambar 2. 11 Prinsip kerja sensor induktif ......................................................... 38 Gambar 2. 12 Aplikasi sensor induktif ................................................................ 39 Gambar 2. 13 Rangkaian sensor induktif dengan beban relai ............................ 40 Gambar 2. 14 Sensor kapasitif ........................................................................... 41 Gambar 2. 15 Blok diagram sensor kapasitif ...................................................... 42 Gambar 2. 16 Prinsip kapasitor .......................................................................... 42 Gambar 2. 17 Prinsip kerja sensor kapasitif ....................................................... 43 Gambar 2. 18 Aplikasi sensor kapasitif untuk level air ...................................... 44 Gambar 2. 19 Aplikasi sensor kapasitif untuk mendeteksi isi kardus. ................ 44 Gambar 2. 20 Rangkaian sensor kapasitif dengan beban relai ......................... 45 Gambar 2. 21 Simbol LED dan Fotodioda.......................................................... 46 Gambar 2. 22 Tiga jenis sensor optik ................................................................. 46 Gambar 2. 23 Sensor optik jenis throughbeam .................................................. 47 Gambar 2. 24 Aplikasi sensor jenis throughbeam .............................................. 47 Gambar 2. 25 Sensor optik jenis retroreflektive .................................................. 49 Gambar 2. 26 sensor retroreflective berpolarisasi .............................................. 50 Gambar 2. 27 Aplikasi sensor optik jenis reflektor .............................................. 50 Gambar 2. 28 Sensor optik jenis reflektor untuk mengontrol lembaran suatu obyek ................................................................................................................. 50 Gambar 2. 29 Sensor diffuse reflective .............................................................. 51 Gambar 2. 30 Sensor optik diffuse dengan obyek yang memantulkan ............... 51 Gambar 2. 31 Sensor optik diffuse untuk memonitor posisi benda kerja. ........... 53 Gambar 2. 32 Sensor optik diffuse untuk mengecek bentuk benda kerja. .......... 53 Gambar 2. 33 Sensor optik through beam dengan kabel serat optik. ................. 54 Gambar 2. 34 Sensor optik difuse dengan kabel serat optik. ............................. 54 Gambar 2. 35 Sensor optik difuse dengan kabel serat optik untuk mendeteksi obyek kecil. ........................................................................................................ 54 Gambar 3. 1 Sensor tekanan ............................................................................ 59 Gambar 3. 2 Simbol sensor tekanan .................................................................. 60 Gambar 3. 3 Prinsip kerja sensor tekanan ......................................................... 60 Gambar 3. 4 Konstruksi sensor tekanan ............................................................ 61
x
Gambar 3. 5 Hubungan antara tegangan dan tekanan ..................................... 61 Gambar 4. 1 Mata rantai elemen kontrol ........................................................... 65 Gambar 4. 2 Silinder kerja ganda ...................................................................... 71 Gambar 4. 3 Peralatan hidraulik stasioner ......................................................... 72 Gambar 4. 4 Peralatan hidraulik mobile ............................................................. 72 Gambar 4. 5 Aktuator elektrik ............................................................................ 74 Gambar 5. 1 Konstruksi Silinder Kerja Tunggal ................................................. 78 Gambar 5. 2 Prinsip kerja silinder kerja tunggal ................................................ 78 Gambar 5. 3 Silinder kerja tunggal; .................................................................... 79 Gambar 5. 4 Silinder Kerja Tunggal Dengan Pegas Di Sisi Piston dan simbolnya. .......................................................................................................................... 79 Gambar 5. 5 Silinder membran .......................................................................... 79 Gambar 5. 6 Konstruksi Silinder Kerja Ganda................................................... 80 Gambar 5. 7 Prinsip kerja silinder kerja ganda ................................................... 81 Gambar 5. 8 Silinder kerja ganda dengan bantalan udara ................................ 83 Gambar 5. 9 Konstruksi silinder rodless. ........................................................... 84 Gambar 5. 10 Silinder rodless dan simbolnya. ................................................... 84 Gambar 5. 11 Konstruksi silinder dengan 3 posisi ............................................. 84 Gambar 5. 12 Silinder multiposisi dan simbolnya. .............................................. 85 Gambar 5. 13 Silinder dengan 4 posisi .............................................................. 85 Gambar 5. 14 : a) parallel gripper, b) anggular gripper, c) radial gripper, d) 3-point gripper ............................................................................................................... 85 Gambar 5. 15: a) anggular gripper digerakkan oleh silinder kerja ganda, b) jepitan gripper untuk benda kerja silinder dan pemasangan switch ............................... 86 Gambar 6. 1 Motor pneu jenis axial piston ......................................................... 97 Gambar 6. 2 Motor pneu jenis vane piston......................................................... 97 Gambar 6. 3 Konstruksi aktuator putar dan simbolnya ....................................... 97 Gambar 6. 4 Aktuator putar .............................................................................. 97 Gambar 6. 5 Konstruksi silinder putar ................................................................ 98 Gambar 6. 6 Silinder putar ................................................................................. 98 Gambar 6. 7 Silinder putar yang berlubang........................................................ 98 Gambar 6. 8 Aplikasi silinder putar untuk membalik arah benda kerja .............. 99
xi
Gambar 7. 1 tekanan atmosfer pada berbagai ketinggian di atas permukaan laut ........................................................................................................................ 102 Gambar 7. 2 Rentang vakum .......................................................................... 103 Gambar 7. 3 Kebutuhan energi ...................................................................... 104 Gambar 7. 4 Vacuum suction cup .................................................................... 105 Gambar 7. 5 Cara kerja pembangkit vakum elektropneumatik ......................... 106 Gambar 7. 6 Contoh aplikasi vakum pada kendaraan pemindah benda .......... 107 Gambar 8. 1 Konstruksi motor DC ................................................................... 112 Gambar 8. 2 Bagian-bagian motor DC ............................................................ 112 Gambar 8. 3 Armatur motor DC ....................................................................... 113 Gambar 8. 4 Sikat pada komutator motor DC .................................................. 113 Gambar 8. 5 Prinsip kerja motor DC ............................................................... 114 Gambar 8. 6 Medan magnet pada motor DC ................................................... 114 Gambar 8. 7 Aturan tangan kanan ................................................................... 115 Gambar 8. 8 Gaya gerak listrik lawan .............................................................. 115 Gambar 8. 9 Medan magnet pada armatur ..................................................... 116 Gambar 8. 10 Motor DC dengan satu hantaran armatur ................................. 117 Gambar 8. 11 motor DC magnet permanen ..................................................... 117 Gambar 8. 12 motor DC seri ............................................................................ 118 Gambar 8. 13 motor DC shunt ........................................................................ 119 Gambar 8. 14 Motor DC kompon .................................................................... 119 Gambar 8. 15 Kurva karakteristik kecepatan/torsi motor DC ............................ 119 Gambar 8. 16 Papan nama motor DC.............................................................. 120 Gambar 9. 1 Motor DC magnet permanen ...................................................... 126 Gambar 9. 2 Konstruksi motor DC magnet permanen...................................... 126 Gambar 9. 3 Prinsip kerja motor searah (dc) ................................................... 127 Gambar 9. 4 Sambungan motor DC ................................................................. 128 Gambar 9. 5 Sambungan motor menggunakan relai ....................................... 128 Gambar 9. 6a Sambungan motor putar kiri Gambar 9.6b Sambungan motor putar kanan...................................................................................................... 129 Gambar 9. 7 Rangkaian pembalikan kutub ...................................................... 129 Gambar 9. 8 Motor DC Magnet Permanen....................................................... 130 Gambar 9. 9 Gambar pembatas arus START ................................................. 130 Gambar 9. 10 Rangkaian pembatas arus Start ................................................ 131
xii
Gambar 10. 1 Konstruksi motor induksi 3 fase................................................. 135 Gambar 10. 2 Inti stator ................................................................................... 136 Gambar 10. 3 Kumparan dalam alur stator ...................................................... 136 Gambar 10. 4 Kumparan stator........................................................................ 136 Gambar 10. 5 Kumparan 3 Fase...................................................................... 136 Gambar 10. 6 Terminal sambungan................................................................. 136 Gambar 10. 7 Motor disambung Y dan ∆ ........................................................ 137 Gambar 10. 8 Rotor sangkar tupai ................................................................... 137 Gambar 10. 9 Rumah motor ........................................................................... 138 Gambar 10. 10 Bagian-bagian motor ............................................................... 138 Gambar 10. 11 Medan magnet dengan arus listrik kecil.................................. 138 Gambar 10. 12 Medan magnet dengan arus listrik besar ................................. 138 Gambar 10. 13 Gulungan dengan inti udara .................................................... 139 Gambar 10. 14 Gulungan dengan inti besi ....................................................... 139 Gambar 10. 15 Gulungan dengan jumlah kumparan berbeda. ........................ 139 Gambar 10. 16 Perubahan polaritas medan magnet yang dihasilkan oleh sumber tegangan bolak-balik ........................................................................................ 140 Gambar 10. 17 Tegangan induksi .................................................................... 141 Gambar 10. 18 Daya Tarik Elektromagnetik ................................................... 141 Gambar 10. 19 Kumparan dalam stator ........................................................... 142 Gambar 10. 20 Motor 3 fase dengan 6 gulungan ............................................. 142 Gambar 10. 21 Hubungan kumparan dengan sumber tegangan 3 fase ........... 143 Gambar 10. 22 Penempatan kumparan. ......................................................... 143 Gambar 10. 23 Medan magnet putar pada posisi start.................................... 144 Gambar 10. 24 Medan magnet putar pada posisi waktu t1. ............................. 145 Gambar 10. 25 Medan magnet putar pada posisi waktu t2. .............................. 145 Gambar 10. 26 Medan magnet putar pada posisi 360o .................................... 145 Gambar 10. 27 Putaran rotor magnet tetap..................................................... 146 Gambar 10. 28 Tegangan induksi pada kumparan .......................................... 147 Gambar 10. 29 Medan magnet pada rotor ....................................................... 147 Gambar 10. 30 Rotor berputar mengikuti medan magnet stator...................... 147 Gambar 10. 31 Papan nama motor 3 fase ....................................................... 148 Gambar 10. 32 Kelas isolasi ............................................................................ 150
xiii
xiv
DAFTAR TABEL Tabel 1. 1 Macam-macam simbol kontak ........................................................... 10 Tabel 1. 2 Macam-macam simbol kontak yang dioperasikan dengan tangan (Manual) ............................................................................................................ 11 Tabel 1. 3 Macam-macam simbol kontak yang Dioperasikan Dengan Mekanik . 11 Tabel 1. 4 Macam-macam simbol sensor........................................................... 12 Tabel 2. 1 Data Teknik Reed proximity sensor ................................................... 36 Tabel 2. 2 Data Teknik Inductive proximity sensor ............................................. 40 Tabel 2. 3 Data Teknik Capasitive proximity sensor ........................................... 45 Tabel 2. 4 Data Teknik Sensor Optik Throughbeam .......................................... 47 Tabel 2. 5 Data Teknik Sensor Optik Reflektor .................................................. 50 Tabel 2. 6 Data Teknik Sensor Optik Diffuse .................................................... 53 Tabel 2. 7 Tes sensor proksimiti ........................................................................ 56 Tabel 4. 1 Perbandingan media kerja ............................................................... 66 Tabel 5. 1 adalah simbol-simbol silinder kerja ganda. ........................................ 82 Tabel 5. 2 Gaya piston silinder dari berbagai ukuran ......................................... 87 Tabel 5. 3 Kebutuhan udara silinder pneumatik persentimeter langkah dengan fungsi tekanan kerja dan diameter piston. .......................................................... 89 Tabel 5. 4 Kecepatan piston .............................................................................. 91 Tabel 10. 1 Kumparan Motor ........................................................................... 137 Tabel 10. 2 Medan Magnet Yang Dihasilkan Pada Kumparan 3 Fase ............. 144
xv
xvi
PENDAHULUAN A. Latar belakang Pendidik adalah tenaga kependidikan yang berkualifikasi sebagai guru, dosen, konselor, pamong belajar, widyaiswara, tutor, instruktur, fasilitator, dan sebutan lain
yang
sesuai
menyelenggarakan
dengan
kekhususannya,
pendidikan.
Guru
dan
serta tenaga
berpartisipasi kependidikan
dalam wajib
melaksanakan kegiatan pengembangan keprofesian secara berkelanjutan agar dapat melaksanakan tugas profesionalnya. Program Guru Pembelajar (GP) adalah pengembangan kompetensi Guru dan Tenaga Kependidikan yang dilaksanakan
sesuai
kebutuhan,
bertahap,
dan
berkelanjutan
untuk
meningkatkan profesionalitasnya. Program Guru Pembelajar sebagai salah satu strategi pembinaan guru dan tenaga kependidikan diharapkan dapat menjamin guru dan tenaga kependidikan mampu secara terus menerus memelihara, meningkatkan, dan mengembangkan kompetensi sesuai dengan standar yang telah ditetapkan. Pelaksanaan kegiatan GP akan mengurangi kesenjangan antara kompetensi yang dimiliki guru dan tenaga kependidikan dengan tuntutan profesional yang dipersyaratkan. Guru dan tenaga kependidikan wajib melaksanakan GP baik secara mandiri maupun kelompok. Khusus untuk GP dalam bentuk diklat dilakukan oleh lembaga pelatihan sesuai dengan jenis kegiatan dan kebutuhan guru. Penyelenggaraan diklat GP dilaksanakan oleh PPPPTK dan LPPPTK KPTK atau penyedia layanan diklat lainnya.
Pelaksanaan diklat tersebut memerlukan modul sebagai salah satu sumber belajar bagi peserta diklat. Modul merupakan bahan ajar yang dirancang untuk dapat dipelajari secara mandiri oleh peserta diklat berisi materi, metode, batasanbatasan, dan cara mengevaluasi yang disajikan secara sistematis dan menarik untuk mencapai tingkatan kompetensi yang diharapkan sesuai dengan tingkat kompleksitasnya. 1
Sensor dan Aktuator adalah salah satu dari sepuluh modul diklat GP yang disiapkan sebagai bahan bacaan atau pelatihan dari paket keahlian Mekatronika Kelompok Kompetensi (KK) A. Modul ini digunakan sebagai dasar dalam mempelajari modul-modul kontrol lainnya. Modul bahan ajar ini mempelajari tentang macam-macam sensor dan aktuator. Sensor termasuk bagian dari elemen masukan dan aktuator termasuk dalam elemen kerja dari suatu sistem kontrol. Oleh karena itu keduanya merupakan komponen penting dalam sistem kontrol. Peserta dapat mempelajari dengan atau tanpa pembimbing. Modul sudah dilengkapi dengan gambar-gambar untuk kegiatan-kegiatan pembelajaran.
B. Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta diharapkan dapat : 1.
Membedakan macam-macam sakelar yang bekerjanya melalui sentuhan dan tanpa sentuhan.
2.
Menentukan prosedur penyambungan sensor dengan benar.
3.
Memilih sensor yang tepat untuk pemakaian tertentu.
4.
Membedakan macam-macam aktuator.
5.
Memilih aktuator yang tepat untuk pemakaian tertentu.
6.
Menghitung kebutuhan udara setiap silinder.
7.
Membedakan jenis-jenis motor DC.
8.
Menjelaskan prinsip kerja motor 3 fase arus putar.
9.
Menemukan kesalahan secara sistematis prosedur penyambungan komponen dan sistem mekatronika.
2
C. Peta Kompetensi Gambar berikut adalah struktur standar kompetensi guru program keahlian teknik elektronika.
Gambar 0. 1 Struktur SKG teknik elektronika
Sedangkan peta kompetensi paket keahlian mekatronika ditunjukkan oleh diagram gambar berikut.
Gambar 0. 2 Peta kompetensi teknik mekatronika
3
Berikut ini adalah standar kompetensi guru paket keahlian mekatronika kompetensi profesional tentang Sensor dan Aktuator.
Tabel 1 standar kompetensi guru paket keahlian mekatronika kompetensi profesional tentang Sensor dan Aktuator Kompetensi Inti (KI) 20. Menguasai materi, struktur, konsep dan pola pikir keilmuan yang mendukung mata pelajaran yang diampu.
Standar Kompetensi Guru (SKG) 20.1 Mengevaluasi
Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) 20.1.1 Menemukan prosedur
prosedur
penggunaan sensor dan
penggunaan sensor
aktuator (elektrik,
dan aktuator serta
pneumatik, hidrolik) serta
menemukan
komunikasi data dan
kesalahan pada
interface.
fasilitas dan sistem mekatronika.
20.1.2 Menemukan kesalahan secara sistematis prosedur penyambungan komponen dan sistem mekatronika.
D. Ruang Lingkup Sensor dan Aktuator adalah salah satu kompetensi yang harus dikuasai oleh guru-guru paket keahlian mekatronika. Kompetensi ini digolongkan ke dalam kelompok kompetensi KK-A. Ruang lingkup materi modul ini adalah sebagai berikut. 1. Sensor Mempelajari Sakelar Pengendali dan Sensor. Macam-macam Sensor Proksimiti. Sensor Tekanan. 2. Aktuator Mempelajari aktuator pneumatik dan aktuator elektrik. Mempelajari aktuator pneumatik (silinder linier, putar dan vakum). Mempelajari aktuator elektrik (motor DC dan motor arus putar).
4
E. Saran Cara Penggunaan Modul Untuk memperoleh hasil belajar yang maksimal dalam menggunakan modul ini, maka langkah-langkah yang perlu dilaksanakan antara lain : 1.
Bacalah dan pahami dengan seksama uraian-uraian materi yang ada pada masing-masing kegiatan belajar. Bila ada materi yang kurang jelas, peserta diklat dapat bertanya pada instruktur pengampu kegiatan belajar.
2.
Kerjakan setiap latihan/tugas untuk mengetahui seberapa besar pemahaman yang telah dimiliki terhadap materi-materi yang dibahas dalam setiap kegiatan belajar.
3.
Untuk kegiatan belajar yang terdiri dari teori dan praktik, perhatikanlah halhal berikut: a. Perhatikan petunjuk-petunjuk keselamatan kerja yang berlaku. b. Pahami setiap langkah kerja (prosedur praktikum) dengan baik. c. Sebelum melaksanakan praktikum, identifikasi (tentukan) peralatan dan bahan yang diperlukan dengan cermat. d. Gunakan alat sesuai prosedur pemakaian yang benar. e. Untuk melakukan kegiatan praktikum yang belum jelas, harus meminta ijin widyaiswara atau instruktur terlebih dahulu. f. Setelah selesai, kembalikan alat dan bahan ke tempat semula g. Jika belum menguasai level materi yang diharapkan, ulangi lagi pada kegiatan belajar sebelumnya atau bertanyalah kepada instruktur yang mengampu kegiatan pembelajaran yang bersangkutan.
5
6
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: SAKELAR PENGENDALI DAN SENSOR A. Tujuan Setelah pelatihan selesai peserta diklat dapat 1.
membedakan macam-macam kontak listrik.
2.
membedakan
macam-macam
sakelar
yang
bekerjanya
melalui
sentuhan dan tanpa sentuhan. 3.
menunjukkan sakelar pengendali dan sensor proksimiti dengan melihat simbolnya.
4.
menentukan prosedur penyambungan sensor dengan benar.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Menemukan prosedur penggunaan sensor dan aktuator (elektrik, pneumatik, hidrolik) serta komunikasi data dan interface.
C. Uraian Materi 1.1 Sensor 1.1.1 Pengertian Sensor Sensor adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala – gejala atau sinyal – sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya. Suatu peralatan yang memberitahukan kepada sistem kontrol tentang apa yang sebenarnya terjadi dinamakan sensor atau juga dikenal sebagai transduser. Sebagai contoh tubuh manusia mempunyai sistem sensor luar biasa yang memberitahukan kepada otak manusia secara terus menerus dengan gambar – gambar yang layak dan lengkap di sekitar lingkungan. Untuk sistem kontrol si pembuat harus memastikan parameter apa yang dibutuhkan untuk dimonitor sebagai contoh: posisi, temperatur, dan tekanan, kemudian tentukan sensor dan rangkaian data interface untuk melakukan perkerjaan ini. Sebagai contoh, kita ingin mengukur aliran cairan dalam suatu pipa dengan menggunakan flowmeter, atau kita ingin mengukur aliran secara tidak langsung dengan
7
melihat seberapa lama cairan mengisi suatu tangki dengan ukuran tertentu. Kebanyakan sensor bekerja dengan mengubah beberapa parameter fisik seperti temperatur atau posisi ke dalam sinyal listrik. Ini sebabnya mengapa sensor juga dikenal sebagai transduser yaitu suatu peralatan yang mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Sensor dapat beroperasi baik dengan cara: sentuhan (kontak), misalnya limit switch, sensor gaya, tanpa sentuhan (kontak), misalnya hambatan cahaya, hambatan udara, detektor inframerah, sensor ultrasonik reflektif, sensor magnetik dll. Bahkan limit switch sederhana dapat diartikan sebagai sensor. 1.1.2 Macam-macam Sinyal Keluaran Sensor Menurut jenis sinyal yang dikeluarkan terdapat 5 macam jenis sensor, yaitu kategori tipe A, B, C, D dan E. a. Tipe A, yaitu Sensor dengan sinyal output biner/digital, seperti:
Proximity sensors, Pressure sensors, Filling level sensor, Bimetal sensor
Sensor ini dapat dihubungkan langsung ke PLC. b. Tipe B, yaitu: Sensor dengan output denyut nadi (pulsa).
Contoh:
panjang
Incremental dan sensor sudut putar c. Tipe C, yaitu: Sensor dengan output analog dan tanpa amplifier terintegrasi dan konversi elektronik, yang memberikan sinyal keluaran analog sangat kecil,
tidak untuk evaluasi langsung (keluarannya berkisar beberapa
millivolt). Sinyal yang akan dievaluasi membutuhkan sirkuit tambahan. Seperti:
8
Piezoresistive atau piezoelectric sensor,
Pt-100- atau sel thermoelectric
Magnetoresistor dan Hall sensor
pH- dan conductivity measuring probes
Linear potentiometer
Aplikasi ini ada di mana-mana, dalam kasus produksi yang besar, pengguna dapat memilih solusi elektronik sendiri. d. Tipe D, yaitu: Sensor dengan output analog dan amplifier terintegrasi dan konversi elektronik memberikan sinyal keluaran yang dapat segera dievaluasi. Contoh: 0 - 10 V 1- 5V -5 - +5 V 0 - 20 mA 4 - 20 mA -10 - +10 mA
e. Tipe E, yaitu: Sensor dan sistem sensor dengan output sinyal standar, misalnya RS232-C, RS-422-A, RS-485 atau dengan antarmuka bus data seperti field bus (profibus, sensor – aktuator - bus). 1.1.3 Sensor Binary dan Analog a. Sensor Binary Sensor biner adalah sensor yang mengubah besaran fisik menjadi sinyal biner, sebagian besar sinyal listrik dengan status "ON" atau "OFF". Contoh dari sensor binary adalah: katup dengan rol, sensor proksimiti, sensor tekanan, sensor level, sensor temperatur b. Sensor Analog Sensor analog adalah sensor yang mengubah besaran fisik menjadi sinyal analog, sebagian besar sinyal analog listrik seperti tegangan atau arus. Contoh sensor analog antara lain: Sensor gaya, Sensor berat, Sensor tekanan, Sensor untuk torsi, Sensor aliran (untuk gas dan cairan), Throughput sensors (for solid materials), Filling level sensors , Sensors for temperature/other
9
thermal values,
Sensors for optical values,
Sensors for
electromagnetic values.
1.2 Simbol-Simbol Komponen Listrik Berikut ini adalah simbol-simbol kontak listrik yang digunakan oleh sakelar pengendali dan sensor-sensor. Tabel 1. 1 Macam-macam simbol kontak
Komponen Kontak N/O
10
Keterangan Dalam keadaan normal kontak terbuka
Kontak N/C
Dalam keadaan normal kontak tertutup
Kontak Pemindah (Tukar)
Dalam keadaan normal, kontak berada pada posisi kanan atau kiri tergantung perintah terakhir yang mengoperasikannya.
Kontak pilih dengan 3 posisi 1-0–2
Kontak normal terbuka dengan 3 posisi 1 - 0 – 2
Kontak N/O dengan pengunci
Kontak normal terbuka bila diaktifkan menutup dan tidak akan kembali dengan sendiri (tidak reset otomatis).
Kontak N/C dengan pengunci
Kontak normal tertutup bila diaktifkan membuka dan tidak akan kembali dengan sendiri (tidak reset otomatis).
Kontak N/O aktif
Kontak normal terbuka dalam keadaan aktif.
Simbol
Tabel 1. 2 Macam-macam simbol kontak yang dioperasikan dengan tangan (Manual) Komponen
Keterangan
Kontak N/O dioperasikan dengan tangan
Simbol umum Kontak N/O yang dioperasikan dengan tangan (otomatis reset)
Tombol tekan dengan kontak N/O
Ditekan tombol kerja (kontak terhubung), dilepas tombol kembali seperti semula
Kontak N/O dioperasikan dengan tangan
Simbol umum
Setelah dioperasikan, bila dilepas kontak tetap hubung.(tidak otomatis reset)
Fungsi sebagai sakelar
Sakelar tekan dengan kontak N/O
Ditekan sakelar bekerja (kontak terhubung), dilepas sakelar tetap bekerja
Sakelar putar dengan kontak N/O
Tidak diputar, tidak kembali ke posisi semula
Sakelar pilih 1-0-2
Sakelar dapat dioperasikan 3 posisi dengan cara memutar ke:
Simbol
1
0
2
posisi 0, posisi 1, posisi 2
Sakelar tarik dengan kontak N/C
Sakelar yang dioperasikan dengan cara menarik tombolnya. Bila tombol ditarik kontak terlepas (tidak hubung)
Tombol Tekan N/O, NC Seporos
Dua kontak N/O dan NC yang dioperasikan dengan 1 tombol bersama. Tombol ditekan, kontak N/O terhubung dan kontak N/C terputus.
Tabel 1. 3 Macam-macam simbol kontak yang Dioperasikan Dengan Mekanik
Komponen
Keterangan
Kontak N/O dioperasikan dengan tuas rol (limit switch)
Bila ada benda kerja dari luar menyentuh tuas rol, maka kontak limit switch terhubung.
Kontak pemindah dioperasikan dengan tuas rol
Bila ada benda kerja dari luar menyentuh tuas rol, maka kontak limit switch berpindah hubungan nya
Simb ol
11
Tabel 1. 4 Macam-macam simbol sensor Komponen
Keterangan
Simbol
Sensor akan bekerja bila ada magnet dekat dengan sensor tersebut.
Magnetic Proximity Sensor
Sensor akan bekerja bila ada logam dekat sensor tersebut dengan jarak tertentu.
Inductive Proximity Sensor
Sensor akan bekerja bila ada benda logam maupun non logam dekat sensor tersebut dengan jarak tertentu.
Capasitive Proximity Sensor
Optic Proximity Sensor
+
+
+
+
Sensor akan bekerja bila ada benda mengganggu jalannya sinar sensor tersebut.
-
1.3 Sakelar Pengendali 1.3.1 Konfigurasi Kontak Di dalam sistem kontrol listrik yang sangat perlu diperhatikan adalah terminologi posisi komponen awal dan posisi komponen saat kerja. Dua istilah yang dipakai adalah: –
normal terbuka ( NO )
–
normal tertutup ( NC )
Pengertian normal tertutup dalam kontak sakelar adalah sebagai berikut: Keluaran
Keterangan: Pengertian normal tertutup (NC) pada kontak sakelar adalah dalam keadaan normal (tidak aktif), ada energi listrik yang mengalir dari terminal
masukan
ke
terminal
keluaran. Suplai
Gambar 1. 1 Kontak sakelar dengan konfigurasi NC
Pengertian “tertutup” disini adalah secara fisik posisi kontak terhubung dalam keadaan tidak aktif.
12
Dalam rangkaian listrik sakelar digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan rangkaian. 1.3.2 Macam-Macam Jenis Kontak Pada dasarnya terdapat 3 macam jenis kontak: a.
Kontak normal terbuka (Normally Open / NO) :
yaitu kontak dalam keadaan tidak aktif dalam hubungan terbuka.
b.
Kontak normal tertutup (Normally Closed / NC) :
yaitu kontak dalam keadaan tidak aktif dalam hubungan tertutup.
c.
Kontak pemindah/tukar (Changeover Contact/CO):
yaitu gabungan dari kontak normal terbuka dan normal tertutup
Gambar berikut menunjukkan posisi masing-masing kontak dalam keadaan aktif dan tidak aktif. Jenis Kontak
Keadaan Tidak Aktif
Keadaan Aktif
NO
NC
CO/Tukar
Gambar 1. 2 Jenis-jenis kontak Kontak akan bekerja (aktif) dengan berbagai macam pelayanan, seperti tombol tekan, mekanik, listrik atau pneumatik. Kontak dengan pelayanan tombol tekan misalnya sakelar tombol tekan, kontak dengan pelayanan
13
mekanik, misalnya limit switch. Kontak dengan pelayanan listrik misalnya relai. Sakelar dapat terdiri dari satu jenis kontak NO atau NC atau tukar. Untuk keperluan yang lebih luas dapat terdiri lebih dari satu kontak NO, NC, tukar atau kombinasi. 1.3.3 Kriteria Pemilihan Sakelar Hal-hal yang harus diperhatikan dalam pemilihan sakelar adalah sebagai berikut: a.
Kemampuan kontak terhadap arus dan tegangan.
b.
Tahanan isolasi rumah sakelar dengan kontak.
c.
Jumlah dan jenis konfigurasi kontak.
d.
Jenis pelayanan dan desain sakelar.
Spesifikasi untuk pemasangan, sudut pemasangan alat pengaktifan (misalnya cam), kecepatan operasi sakelar dan ketahanan harus diperhatikan terutama jka menggunakan sakelar dengan pelayanan mekanik. Sakelar yang kita jumpai dapat terdiri dari bermacam-macam jenis kontak, misalnya sakelar dengan 2 kontak NO dan 2 NC. Tanda kontak, kemampuan tegangan dan arus tertera pada rumah sakelar. 1.3.4
Identitas Kontak Sakelar Sakelar sederhana dengan satu jenis kontak sangat mudah diidentifikasi, misalnya sakelar dengan satu jenis kontak NO mempunyai 2 kontak yang terdiri kontak masukan dan kontak keluaran. Sakelar kutub banyak mempunyai beberapa jenis kontak. Dalam hal ini sangatlah sulit untuk mengenali masing-masing kontak. Oleh karena itu identitas (tanda) kontak sangat diperlukan. Untuk mengidentifikasi kontak sakelar termasuk juga kontak relai menggunakan sistem nomor. Sedangkan sakelar diidentifikasi dengan huruf “S”. Bila jumlah sakelar dalam satu rangkaian lebih dari satu maka sakelar pertama diidentifikasi dengan “S1”, sakelar berikutnya, S2, S3
14
dan seterusnya. Gambar berikut menunjukkan nomor kontak dari beberapa sakelar. 3
S1
13
23
21
12
22
S3
S2 4
11
14
24
Gambar 1. 3 Sistem nomor pada kontak sakelar
Sakelar dengan satu jenis kontak NO, misaknya S1 diidentifikasi dengan angka digit 3 dan 4. Sakelar S2 yang mempunyai 2 jenis kontak NO diidentifikasi dengan 2 digit (13-14 dan 23-24) Digit pertama (1) menunjukkan kontak pertama dan digit kedua (3 - 4) menunjukkan jenis kontak NO. Digit pertama (2) menunjukkan kontak kedua dan digit kedua (3 - 4) menunjukkan jenis kontak NO Sakelar S3 yang mempunyai 2 jenis kontak NC diidentifikasi dengan 2 digit (11 -12 dan 21-22): Digit pertama (1) menunjukkan kontak pertama dan digit kedua (1 - 2) menunjukkan jenis kontak NC. Digit pertama (2) menunjukkan kontak kedua dan digit kedua (1 - 2) menunjukkan jenis kontak NC Garis putus-putus diantara kontak-kontak pada S2 dan S3 menunjukkan kontak-kontak tersebut saling terhubung secara mekanik. Dengan kata lain jika sakelar dioperasikan kedua kontak bekerja secara bersamaan. Pemilihan metode identifikasi sakelar ada kebebasan tergantung peraturan
setempat
dan
prosedur,
misalnya
reed
switch
dapat
diidentifikasi dengan S1, S2, S3 danseterusnya atau RS1, RS2, RS3 atau B1, B2, B3 atau a0, a1, b0 dan b1.
1.3.5 Metode Pengaktifan Sakelar Sakelar tekan atau jungkit:
15
a. Sakelar jenis pengunci disebut juga tombol tekan dengan pengunci yaitu pada saat aktif kontak dikunci secara mekanik. Tombol ditekan kontak NO terhubung, penekanan dilepas kontak tetap terhubung karena kontak terkunci. Untuk mengembalikan kontak ke posisi semula maka harus dilakukan penekanan tombol kembali. b. Sakelar tekan tanpa pengunci disebut juga tombol tekan tanpa pengunci yaitu jika penekanan tombol dilepas maka kontak kembali seperti semula. 3
4
c) Gambar 1. 4 Sakelar Tekan Dengan Pengunci, a) Posisi tidak aktif, b) Posisi aktif, c) Simbol
2
b)
4
1
a) Gambar 1. 5 Tombol Tekan Tanpa Pengunci Dengan Kontak Jenis Tukar,
a) Konstruksi,
b) Simbol
1.4 Sakelar Batas (Limit Switch) 1.4.1 Pendahuluan Kontak listrik sakelar pembatas secara mekanik dihubungkan atau diputuskan oleh gaya dari luar. Sakelar pembatas mempunyai umur kontak sampai mencapai kira-kira 10 juta periode pensakelaran. Kemampuan tegangan dan arus listrik tergantung dari desainnya. Jika sakelar pembatas dipakai
untuk
kerja
penghitungan,
kekuatan
kontak-hubung
perlu
diperhitungkan. Waktu hubung yang diperlukan secara mekanik berkisar antara 1 sampai 15 milidetik. Simbol sakelar pembatas adalah sebagai berikut:
16
3
1
4
2
Gambar 1. 6 Simbol sakelar pembatas
Komponen paling penting dari sakelar pembatas adalah kontak. Bahan kontak yang digunakan adalah emas-nikel, emas murni, perak, perakcadmiumoksid, perak -palladium, perak-nikel. 1.4.2 Konstruksi Konstruksi sakelar pembatas sebagai berikut: Keterangan : 1. Pegas penahan tekanan 2. Rumah sakelar 3. Pengungkit 4. Kontak normal terbuka (N/O) 5. Kontak normal tertutup (N/C) 6. Pegas berbentuk busur 7. Pegas penahan kontak 8. Plat penghubung 9. Baut pengait
Gambar 1. 7 Konstruksi Sakelar Batas
1.4.3 Prinsip Kerja: Cara kerja sakelar pembatas diperlihatkan seperti gambar 1.7. Dalam keadaan tidak aktif (tuas rol tidak tertekan), kontak N/O dalam keadaan terbuka dan kontak N/C dalam keadaan tertutup. Jika rol tertekan dengan tekanan lebih besar daripada gaya pegas penahan tekanan (1), maka pengungkit (3) menarik plat penghubung kontak (8) ke atas sehingga kontak N/O terhubung dan kontak N/C terbuka. Bila tekanan pada rol hilang, pegas penahan tekanan (1) kembali ke posisi semula dan pegas penahan kontak (7) menekan plat penghubung kontak (8) ke bawah, akibatnya posisi kontak kembali seperti semula.
17
1.4.4 Pemasangan Sakelar pembatas mempunyai komponen mekanik yang presisi, maka harus diperhatikan saat pemasangan:
ketelitian pemasangan (celah yang tepat antara komponen penggerak /tuas rol dan obyek)
kekerasan sambungan pemasangan,
pemasangan dengan arah yang tepat (kira-kira penggerak dari sisi atau depan)
Sambungan listrik harus dilakukan dengan hati-hati. Sambungan (klem atau sekrup) harus diisolasi. Jika kabel disolder harus diperhatikan panas yang dapat merusak sakelar selama penyolderan berlangsung. Rumah sakelar yang berubah dapat membawa kesalahan fungsi sakelar. Sambungan kabel dari sumber tegangan ke limit switch harus dijaga bebas tekanan gaya tarik. 1.4.5 Pengaman Kontak Arus yang mengalir pada sakelar pembatas harus dibatasi karena arus yang besar dapat menimbulkan bunga api saat hubung dan putus. Bunga api yang besar dapat menimbulkan kebakaran pada kontak. Untuk mengatasi hal itu diperlukan tahanan seri yang dapat membatasi arus listrik sehingga memperpanjang umur kontak.
Pada beban induktif, kontak harus juga diberi pengaman karena adanya tegangan induksi saat pemutusan. Rangkaian pengaman yang cocok adalah rangkaian RC atau dioda seperti gambar 1.8 dan gambar 1.9. RL + 24 V DC
L
I
D V
-0V
Gambar 1. 8 Pengaman rangkaian sakelar batas dengan diode
18
RL + 24 V DC
L
I C
V R - 0V
Gambar 1. 9 Pengaman rangkaian sakelar batas dengan RC
Keterangan RL
= tahanan murni beban
C
=
kapasitor pengaman
L
= induktansi beban
D
=
diode pengaman
R
= tahanan pengaman
Besar
komponen
pengaman
tergantung
dari
komponen
yang
dihubungkan padanya (relai, kontaktor). Jika kontaktor atau relai diaktifkan yang pokok harus diperhatikan adalah data teknik sakelar dan relai atau kontaktor. Arus mula jalan relai atau kontaktor beberapa kali lebih besar (8 - 10 X) dari arus nominal. Oleh karena itu sangat penting menggunakan data arus mula jalan sebagai dasar patokan. 1.4.6 Pemakaian Sakelar Batas a. Memonitor Pintu Sakelar dipasang pada pintu. Pintu terbuka sakelar tidak tertekan, sedangkan pada waktu pintu tertutup sakelar tertekan. b. Pengontrol Lampu Rem Mobil Sakelar dipasang pada rem mobil. Pada saat rem tidak diinjak, sakelar tertekan, sedangkan pada saat rem diinjak, sakelar tidak tertekan. c. Pengontrol Akhir Posisi Dipakai untuk mengontrol silinder berhenti di belakang atau di depan.
1.5 Sensor Proksimiti 1.5.1 Fungsi
19
Untuk merekam informasi tentang status sistem dan meneruskannya ke kontrol, digunakan sensor. Sensor secara umum digunakan untuk tujuan seperti berikut ini: Untuk mendeteksi posisi batang piston silinder, Untuk mendeteksi benda kerja, Untuk mengukur dan memonitor tekanan.
1.5.2 Macam-macam sensor proksimiti Ada 3 macam sensor yang sering digunakan dalam kontrol listrik yaitu: limit switch, pressure switch dan proximity switch, seperti pada gambar 1.10.
Limit switch
Pressure switch
Proximity switch
Gambar 1. 10 Macam-macam sensor
Sangat berbeda dengan limit switch, proximity switch beroperasi tanpa sentuhan (non contact switching) dan tanpa gaya mekanik dari luar. Ada beberapa macam proximity switch yaitu : Reed switch Induktive proximity switch Capasitive proximity switch Optical proximity switch
Keuntungan dari sensor proksimiti tanpa sentuhan adalah: penginderaan posisi geometris tepat dan otomatis penginderaan benda dan proses tanpa sensuhan; tidak ada sentuhan
antara sensor dan benda kerja, karakteristik switching cepat; karena sinyal output dihasilkan secara
elektronik, sensor yang bebas aus dan tidak membuat kesalahan pulsa.
20
sensor elektronik tidak mempunyai bagian yang bergerak yang dapat
membuat kontak berkarat, jumlah siklus switching tidak terbatas, tersedia untuk digunakan dalam kondisi berbahaya (misalnya daerah
dengan bahaya ledakan). 1.5.3 Simbol sensor proksimiti Simbol sensor proksimiti digambarkan seperti pada gambar 1.11, sedangkan untuk mengetahui jenis sensor proksimitinya dengan melihat tanda di dalam simbol tersebut. Tanda dari jenis sensor tersebut seperti berikut.
Gambar 1. 11 Simbol sensor proksimiti
Bila di dalam simbol sensor proksimiti terdapat tanda induktif maka jenis sensor tersebut adalah sensor proksimiti induktif. Identitas sensor proksimiti pada rangkaian listrik adalah : B (B1, B2, … ). 1.5.4 Kriteria Pemilihan Sensor Proksimiti Salah satu fungsi sensor adalah mendeteksi benda kerja. Benda kerja terbuat dari logam mudah dideteksi dengan menggunakan sensor proksimiti induktif jika jarak pensensorannya pendek yaitu berkisar antara 0,4 s.d 10 mm. Untuk jarak yang jauh lebih cocok dideteksi dengan sensor proksimiti optik jenis through-beam sensors. Sensor proksimiti kapasitif sesuai untuk mendeteksi semua benda baik logam maupun non logam tetapi dengan jarak yang relatif pendek seperti hanya sensor proksimiti induktif. Objek yang akan dideteksi oleh sensor proksimiti kapasitif harus dari volume minimum tertentu. Sensor proksimiti ultrasonik dan optical diffuse reflective proximity sensors dapat mendeteksi
21
berbagai bahan yang berbeda dengan jarak yang lebih besar. Namun, mendeteksi benda dengan permukaan miring dapat menimbulkan masalah. Kriteria lebih lanjut untuk pemilihan sensor proksimiti adalah kondisi obyek yang akan dideteksi, persyaratan instalasi untuk sensor proksimiti dan faktor lingkungan yang harus diperhitungkan. Setelah semua persyaratan ini telah ditetapkan, sensor proksimiti yang sesuai dapat dipilih dari berbagai produk alternatif yang ditawarkan. a. Object material Obyek material yang akan dideteksi dari bahan berpenghantar listrik (konduktor) atau tidak (isolasi). Obyek dengan bahan konduktor seperti: Baja,
Baja tahan karat (Stainless),
Aluminium,
Nikel,
Chromium,
Brass,
Tembaga,
Berlapis logam, bahan tidak
menghantarkan listrik, tergantung pada spesifik ketebalan lapisan, Grafit Obyek dengan bahan isolasi seperti: Plastik, Kertas, Cardboard, kayu, Tekstil, Kaca Sifat bahan isolasi: Transparan atau non-transparan secara optik Kemampuan refleks optik dari permukaan (menyerap untuk
memantulkan) Homogen, non-homogen (misalnya material komposit) Porous, berserat Padat, cair, material lepas Dielektrik konstan
Ukuran dan Bentuk: Ukuran struktur obyek yang dideteksi dan mungkin diklasifikasi
untuk bentuk standar, misalnya blok, silinder, bola, kerucut. b. Kondisi untuk mendeteksi benda-benda Sentuhan atau non-sentuhan, Jarak
antara
sensor
dan
objek,
mungkin
dengan
mempertimbangkan setiap toleransi yang mungkin terjadi dalam hal jarak, misalnya dalam kasus benda bergerak.
22
Kecepatan dari objek atau waktu bergerak selama obyek ada atau
downtime. Tetap atau perubahan penginderaan, misalnya posisi obyek yang
berbeda. Jarak ke objek yang berdekatan, resolusi dari interogasi yang
dibutuhkan. Jenis latar belakang atau area di bawah.
c. Kondisi Instalasi
Tersedianya ruang kosong yang tersedia (jarak/volume) di sekitar daerah penginderaan.
Diperlukan
jarak
minimum
antara
beberapa
sensor
yang
berdekatan. d. Pertimbangan lingkungan Suhu ruang Pengaruh debu, kotoran, partikel, kelembaban, percikan air, jet air
antara lain, melihat kelas perlindungan IP. Pengaruh medan magnet atau listrik, misalnya dalam lingkungan
pengelasan. Pengaruh pancaran cahaya luar (pencahayaan yang khas dari
ruangan). Ruang dengan bahaya ledakan Kebersihan lingkungan kamar Kebutuhan ruang yang bersih atau steril untuk digunakan pada
kemasan makanan atau dalam lingkungan medis. Aplikasi dalam kondisi tekanan atau vakum tinggi.
e. Aplikasi keamanan Aplikasi di daerah dengan bahaya ledakan Aplikasi untuk tujuan pencegahan kecelakaan Aplikasi dimana peningkatan langkah-langkah keamanan yang
diperlukan terhadap kerusakan f. Pilihan / fitur sensor proksimiti
Desain/tipe dengan spesifikasi ukuran
Suplai tegangan(DC, AC)
23
Jenis switch keluaran dan tipe pengaman rangkaian:
Keluaran positip (PNP output)
Keluaran negatip (NPN output)
Pengaman hubung singkat
Perlindungan polaritas terbalik
Sambungan : kabel atau konektor
Kelas perlindungan IEC 529, DIN 40050
Suhu lingkungan yang diijinkan selama operasi
Desain khusus tersedia DIN 19234 (NAMUR) atau desain aman ("perlindungan ledakan"), atau desain perlindungan kecelakaan
Arus beban maksimum
Jarak minimum antar sensor
1.5.5 Sambungan sensor Induktive, capasitive dan optical proximity switch adalah termasuk sensor elektronik.
Pada sensor ini tidak ada gerakan kontak. Output sensor
secara listrik terhubung dengan tegangan suplai positip atau negatip. Proximity switch mempunyai 3 kabel: Satu kabel untuk tegangan suplai positip, Satu kabel untuk tegangan suplai negatip, Satu kabel untuk sinyal atau output sakelar.
Ada dua jenis sensor tergantung dari polaritas tegangan outputnya yaitu : Sensor dengan keluaran tegangan positip (PNP) dan Sensor dengan keluaran tegangan negatip (NPN).
a. Sensor dengan keluaran tegangan positip (PNP) Sensor proksimiti arus searah dengan keluaran PNP, terminal keluaran terhubung ke tegangan positif melalui switch. Ini berarti bahwa jika beban terhubung (display, relay, ...) ke sensor, maka satu sambungan harus terhubung ke keluaran sensor dan sambungan lain ke 0V. Sensor proximiti PNP adalah sensor dengan switching positif.
24
Gambar 1. 12 Sensor proksimiti dengan keluaran PNP Keluaran sensor proksimiti PNP dapat berupa "kontak NO" atau "kontak NC" seperti pada gambar 1.13.
Kontak NO sensor PNP
Kontak NC sensor PNP
Gambar 1. 13 Keluaran sensor proksimiti PNP
b. Sensor dengan keluaran tegangan negatip (NPN) Sensor proksimiti arus searah dengan keluaran NPN, terminal keluaran terhubung ke tegangan negatif melalui switch. Ini berarti bahwa jika beban terhubung (display, relay, ...) ke sensor, maka satu sambungan harus terhubung ke keluaran sensor dan sambungan lain ke terminal positif.
Sensor proximiti NPN adalah sensor dengan
switching negatif.
Gambar 1. 14 Sensor proksimiti dengan keluaran NPN
25
Sama seperti sensor PNP, keluaran sensor proksimiti NPN dapat berupa "kontak NO" atau "kontak NC" seperti pada gambar 1.15.
Kontak NO sensor NPN
Kontak NC sensor NPN
Gambar 1. 15 Keluaran sensor proksimiti NPN
D. Aktivitas Pembelajaran 1. Membedakan kontak N/O, N/C dan C/O dengan menggunakan software Fluid SIM P. Diagram Rangkaian: kontak N/O dengan lampu kontak N/C dengan lampu kontak C/O dengan lampu
Gambar rangkaian di Fluid SIM
Siapkan software Fluid SIM
Dari hasil simulasi: Bagaimana perbedaan kontak N/O, N/C dan CO.
+24V
+24V
S1
+24V
H2
H3
b) Gambar 1. 16 Pemakaian kontak NO/NC/CO
26
H4
0V
0V
a)
S3
S2
H1 0V
Simulasikan Rangkaian
c)
2. Membedakan kontak dengan sentuhan atau tanpa sentuhan melalui gambar 1.16 / video.
Informasi dari video atau gambar tentang automasi industri
Catat semua sensor yang digunakan
Identifikasi yang termasuk sensor proksimiti (tanpa sentuhan) Identifikasi yang termasuk sakelar pengendali (sentuhan)
Gambar 1. 17 Pemakaian sensor proksimiti di mesin mekatronika
Gambar 1. 18 Pemakaian sensor proksimiti di mesin mekatronika lainnya
27
Gambar 1. 19 Pemakaian sakelar pengendali dan limit switch di mesin mekatronika 3. Kegunaan Sakelar dan Sensor
Informasi dari video atau gambar pada tugas tentang automasi industri
Dari gambar: Dimana sakelar dan sensor digunakan
4. Mengenali Sakelar Pengendali dan Sensor Proksimiti Dari Simbol-Simbolnya
Informasi SimbolSimbol Elektropneumatik
Informasi diagram rangkaian elektropneumatik
Identifikasi yang termasuk sensor proksimiti (tanpa sentuhan) Identifikasi yang termasuk sakelar pengendali (sentuhan)
E. Latihan/Soal/Tugas 1. Bagaimana membedakan kontak NO/NC/CO? 2. Perhatikan gambar 1.16a, b dan c. Sakelar dan sensor yang digunakan untuk mengontrol mesin mekatronika pada gambar tersebut termasuk dalam kategori kontak dengan sentuhan atau tanpa sentuhan?
28
NO
SAKELAR DAN SENSOR
1
Sensor magnetik
2
Sensor induktif
3
Sensor kapasitif
4
Sensor warna
5
Sensor optik
6
Sensor vakum
7
Tombol START
8
Selektor Switch
9
Emergency switch
10
Limit switch
SENTUHAN
NON SENTUHAN
3. Apakah perbedaan antara limit switch dan proximity switch ? 4. Manakah dari gambar berikut yang merupakan sambungan sensor PNP dengan kontak NC ke beban?
5. Perhatikan gambar rangkaian berikut! Komponen manakah yang termasuk sakelar/sensor sentuhan dan sensor non sentuhan.
29
1B1
1B2
1B3 A
79%
46%
A
P
P
4
2
1M1 5
3 1
+24V
K2 1B1
S1
S2
K4
K4
1B2
1B3
K1
K3
K1
K2
K3
K4
1M1
0V
F. Rangkuman 1.
Sakelar pengendali termasuk komponen listrik yang digerakkan melalui sentuhan baik sentuhan secara manual atau sentuhan dengan mekanik. Di dalamnya termasuk sakelar/tombol yang digerakkan dengan cara ditekan, diputar, diinjak atau disentuh secara mekanik.
2.
Sensor proksimiti termasuk komponen listrik yang diaktifkan tanpa melalui sentuhan. Bekerjanya dengan cara didekati benda kerja baik itu benda logam atau non logam.
30
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1. Setelah anda menyelesaikan jawaban dari latihan dan membandingkan dengan kunci jawaban, maka jika jawaban anda sudah benar dapat melanjutkan ke modul berikutnya tetapi jika jawaban anda masih banyak yang salah maka dianjurkan untuk mengulang mempelajari modul ini. 2. Apa yang anda temui dari mempelajari materi kegiatan pembelajaran ini? Berilah komentar, masukan dan tindak lanjuti modul ini!
31
32
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: SENSOR PROKSIMITI A. Tujuan Setelah pelatihan selesai peserta diklat dapat: 1.
membedakan jenis-jenis sensor proksimiti.
2.
menentukan prosedur penyambungan sensor dengan benar.
3.
memilih sensor yang tepat untuk pemakaian tertentu.
4.
menemukan kesalahan pemasangan sensor proksimiti dengan benar.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1.
Menemukan prosedur penggunaan sensor dan aktuator (elektrik, pneumatik, hidrolik) serta komunikasi data dan interface.
2.
Menemukan kesalahan secara sistematis prosedur penyambungan komponen dan sistem mekatronika
C. Uraian Materi 2.1 Reed Switch 2.1.1 Pengertian Reed switch adalah proximity switch yang dioperasikan secara magnetik. Ia terdiri dari dua kontak buluh (reed) dalam tabung gelas yang diisi gas. Gambar 2.1 menunjukkan kontak buluh di dalam gelas kaca. Kapsul diisi dengan gas untuk mencegah kontak dari karat. Bagian dari kontak buluh yang bersentuhan ketika menutup, dilapisi dengan logam mulia untuk mendapatkan konduktivitas yang baik.
Gambar 2. 1 Kontak buluh dalam gelas kaca
33
Berikut ini adalah konstruksi reed switch dan diagram rangkaiannya.
Gambar 2. 2 Reed switch dan diagram rangkaiannya Reed switch mempunyai 3 kabel. Hubungannya adalah sebagai berikut : Satu kabel (coklat) untuk tegangan suplai positip, Satu kabel (biru) untuk tegangan suplai negatip, Satu kabel (hitam) untuk sinyal atau output sakelar.
Identitas pada rangkaian listrik adalah : B (B1, B2, … ).
+
Gambar 2. 3 Simbol reed switch dan benda aslinya 2.1.2 Prinsip Kerja Prinsip kerja reed switch adalah sederhana. Kontak buluh biasanya terbuka. Celah udara di antara kedua buluh mengisolasi mereka dan tidak ada arus dapat mengalir melalui kontak. Namun, jika magnet permanen ditempatkan dekat dengan kontak, fluks magnetik yang dihasilkan oleh magnet menarik dua buluh bersama-sama.
Seperti ditunjukkan dalam gambar 2.4, ujung yang dilapisi logam mulia dari salah satu buluh menjadi kutub utara magnet, sedangkan ujung buluh yang lain menjadi kutub selatan magnet. Sejak saat itu kedua buluh memiliki kutub magnet yang berlawanan, mereka saling menarik dan dua buluh bersentuhan bersama untuk menutup rangkaian listrik. Ketika magnet menjauh dari kedua buluh, mereka terlepas dan rangkaian listrik terbuka lagi.
34
Gambar 2. 4 Reed switch diaktifkan oleh magnet Dalam pemakaian di teknik kontrol reed switch dipasang langsung pada rumah silinder. Ia diaktifkan oleh cincin magnetik yang ada pada piston silinder. Jika cincin magnet bergerak tepat pada reed switch menyebabkan kontak menutup akibat dari medan magnet dan arus listrik dapat mengalir melaluinya.
Tidak aktif
aktif
Gambar 2. 5 Prinsip kerja reed switch pada badan silinder Pada umumnya reed switch mempunyai kontak normal terbuka (N/O). Dalam pemakaian industri, reed switch dilengkapi dengan lampu tanda LED. Reed switch mempunyai ciri-ciri sebagai berikut : Mempunyai umur yang panjang, Bebas perawatan, Waktu hubung pendek : 0,2 ms Tidak cocok untuk digunakan dalam daerah dengan medan magnet
besar (misalnya di sekitar mesin penyolderan tahanan) Arus maksimum harus dibatasi oleh reed switch agar kontak tidak
terbakar. 2.1.3 Pemasangan reed switch pada silinder. Gambar berikut menunjukkan cara memasang reed switch pada silinder kerja ganda:
Tempatkan reed switch pada slot silinder.
35
Atur ke posisi akhir mundur atau akhir maju.
Kencangkan dengan kunci L yang sesuai.
Gambar 2. 6 Pemasangan reed switch pada badan silinder Fungsi reed switch untuk mendeteksi posisi akhir maju atau mundur dari silinder.
2.1.4 Rangkaian reed switch Rangkaian reed switch ditunjukkan seperti gambar berikut untuk tipe PNP dan NPN.
PNP
NPN
Gambar 2. 7 Rangkaian reed switch dengan beban relai
2.1.5 Data Teknik Reed Proximity Sensor Berikut ini adalah contoh data teknik reed proximity sensor. Tabel 2. 1 Data Teknik Reed proximity sensor Parameter
36
Nilai
Tegangan switching
12 – 27VDC atau AC
Ketelitian switching
± 0,1 mm
Kemampuan kontak maksimum
40 W
Maximum magnetic interference induction
0,16 mT
Arus switching maksimum
2A
Frekuensi switching maksimum
500 Hz
Parameter
Nilai
Waktu switching
2 ms
Konduktasi
0,1
Umur kontak
5 juta siklus switching
Klas Keamanan (IEC 529, DIN 40050)
IP 66
Temperatur ruang kerja
-20 – +60 °C
Saat memasang reed proximity sensor, pastikan bahwa tidak ada intervensi medan magnet luar yang dekat sensor dengan kuat medan lebih dari 0,16 mT (T = Tesla). Jika hal ini terjadi, maka sensor harus dilindungi. Jika beberapa silinder pneumatik dilengkapi dengan reed proximity sensor, maka jarak minimum 60mm diperlukan antara sensor dan dinding silinder eksternal yang berdampingan. Dengan reed proximity sensor, arus maksimum harus dikurangi. Jika tidak hal ini dapat menyebabkan busur api selama switching atau dapat membakar pisau kontak. Sebuah resistor (R) dipasang seri berfungsi sebagai pembatas arus dan agar umur switching lebih panjang seperti terlihat pada gambar 2.8.
Gambar 2. 8 Pembatas arus pada reed proximity sensor
2.2 Sensor Proksimiti Induktif 2.2.1 Pengertian Sensor induktif mendeteksi keberadaan benda-benda logam dengan menghasilkan medan elektromagnetik dan mendeteksi perubahan di medan ini.
37
+
-
Gambar 2. 9 Sensor induktif dan simbolnya 2.2.2 Prinsip kerja Sensor induktif terdiri dari kumparan, osilator, rectifier (rangkaian detektor), dan rangkaian keluaran, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.10.
Gambar 2. 10 Blok diagram sensor induktif Osilator menghasilkan tegangan frekuensi tinggi yang diterapkan pada kumparan untuk menghasilkan medan elektromagnetik. Gambar 2.11 menunjukkan bahwa jika benda logam memasuki medan magnet, arus eddy diinduksi dalam objek. Hal ini menyebabkan hilangnya energi dan mengurangi besarnya osilasi. Ketika kehilangan energi menjadi cukup signifikan, osilator berhenti berfungsi.
Gambar 2. 11 Prinsip kerja sensor induktif
38
Rectifier mengubah sinyal keluaran AC dari osilator ke tegangan DC. Ketika tegangan DC mencapai "tingkat operasi," transistor keluaran aktif. Ketika tegangan DC menurun ke "tingkat melepaskan," transistor keluaran nonaktif. Karena medan magnet yang terkait dengan arus eddy induksi cukup kecil, jarak penginderaan maksimum dari sebuah sensor induktif juga cukup kecil. Jarak penginderaan adalah dari 1 mm sampai 15 mm (0,04 ke 0,6 in). Jarak penginderaan untuk sensor induktif tergantung pada ukuran kumparan dan jenis logam. Sensor induktif harus berjarak dari benda-benda logam di sekitarnya dan sensor lain untuk menghindari yang mempengaruhi operasi. 2.2.3 Pemakaian Sensor Induktif Gambar 2.12 menunjukkan dua contoh bagaimana sensor induktif digunakan. Di sebelah kiri, sebuah sensor induktif memeriksa tutup botol. Botol tanpa tutup ditolak. Sensor induktif bekerja lebih baik daripada sensor proksimiti lain dalam aplikasi ini karena mereka tidak terpengaruh oleh kelembaban tinggi. Pada gambar 2.12b, sensor induktif menghitung paku keling pada benda kerja yang telah selesai diproses.
Gambar 2. 12 Aplikasi sensor induktif Induktive proximity sensor mempunyai ciri-ciri sebagai berikut : Semua material dengan daya hantar listrik tinggi dapat dideteksi oleh
sensor ini. Selain logam, juga graphite. Obyek yang dapat dideteksi : bergerak atau diam
39
Obyek dengan luas permukaan yang besar lebih cepat dapat dibaca
daripada obyek dengan luas permukaan yang kecil. Digunakan paling besar sebagai sensor digital.
2.2.4 Sambungan Sensor Induktif Rangkaian sensor induktif ditunjukkan seperti gambar berikut untuk tipe PNP dan NPN.
PNP
NPN
Gambar 2. 13 Rangkaian sensor induktif dengan beban relai
2.2.5 Data Teknis Sensor Induktif Berikut ini adalah contoh data teknik inductive proximity sensor. Tabel 2. 2 Data Teknik Inductive proximity sensor Parameter
40
Nilai
Obyek material
Logam
Tegangan switching
10 – 30V
Jarak switching nominal
0,8 – 10 mm, maksimum 250mm
Arus switching maksimum
75-400mA
Induksi respon minimal
2 – 35 mT
Getaran
10 – 50Hz, 1mm amplitudo
Kepekaan terhadap kotoran
Tidak peka
Umur pelayanan
Sangat lama
Frekuensi switching maksimum
1000 Hz
Klas Keamanan (IEC 529, DIN 40050)
sampai IP 67
Temperatur kerja
-25 – +70 °C
Sensor induktif mempunyai tindakan pencegahan untuk menjamin operasi yang aman, yaitu:
perlindungan
polaritas
terbalik
(terhadap
kerusakan
akibat
pembalikan sambungan),
perlindungan terhadap hubung singkat (melawan arus pendek dari terminal keluaran terhadap bumi),
perlindungan terhadap puncak tegangan (perlindungan terhadap lonjakan tegangan lebih)
Perlindungan terhadap putusnya penghantar (keluaran diblokir jika jalur suplai terputus)
2.3 Sensor Proksimiti Kapasitif 2.3.1 Pengertian Sensor kapasitif dirancang untuk mendeteksi baik logam dan non logam dari suatu obyek benda.
+
-
Gambar 2. 14 Sensor kapasitif
Sensor mengukur perubahan kapasitansi di dalam medan listrik sebuah kapasitor yang disebabkan oleh obyek yang mendekatinya. Sensor kapasitif tidak hanya mereaksi benda-benda berpenghantar tinggi (seperti logam) tetapi juga benda-benda isolator yang mempunyai kuat dielektrik tinggi (seperti plastik, gelas, keramik cairan dan kayu).
41
2.3.2 Prinsip Kerja Sensor kapasitif terdiri dari probe kapasitif, osilator, rectifier (rangkaian detektor), dan rangkaian keluaran. Keterangan :
1
2
3
Gambar 2. 15 Blok diagram sensor kapasitif
1.
Probe kapasitif dan osilator
2.
Rectifier/rangkaian detektor
3.
Rangkaian keluaran
Sebuah kapasitor terbentuk ketika dua konduktor listrik (plat), yang dipisahkan oleh bahan isolasi (dielektrik), yang terhubung ke kutub yang berlawanan dari sumber tegangan, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.16. Satu
plat
menjadi
bermuatan sedangkan menjadi negatif. listrik
positif, plat
kedua
bermuatan Jumlah yang
muatan
tersimpan
dalam kapasitor disebut sebagai kapasitansi.
Gambar 2. 16 Prinsip kapasitor
Sensor kapasitif bekerja seperti kapasitor.
Probe kapasitif dari sensor
bertindak sebagai kutub positif, dan tanah bertindak sebagai kutub negatif. Gambar 2.17 menunjukkan bahwa ketika sebuah objek mendekati sensor, konstanta
dielektrik
mengubah
kapasitansi
kapasitor.
Ketika
nilai
kapasitansinya mencapai batas tertentu, osilator diaktifkan. Rectifier mengubah osilasi AC ke tegangan DC. Ketika tegangan DC mencapai "tingkat operasi," transistor output aktif. Ketika tegangan DC menurun ke "tingkat melepaskan," transistor output nonaktif. Karena sensor diaktifkan oleh perubahan energi listrik daripada energi magnetik, maka sensor dapat mendeteksi baik bahan logam dan non logam.
42
Perubahan kapasitansi pada dasarnya tergantung pada parameter berikut: jarak obyek (media) dari permukaan aktif, ukuran media konstanta dielektrik media.
Probe dengan ukuran besar memiliki kapasitansi yang lebih besar daripada probe yang kecil, sehingga obyek akan mempengaruhi medan elektrostatik dari probe besar daripada jarak yang lebih jauh. Konstanta dielektrik dari media obyek mempengaruhi jarak penginderaan. Obyek yang memiliki konstanta dielektrik yang rendah sulit untuk dideteksi. Sebagai contoh, sebuah saklar proksimiti kapasitif akan mendeteksi kaca hanya 40% dari jarak standar, dan kertas sebesar 10%. Suhu, kelembaban, dan dekat objek juga dapat mempengaruhi pengoperasian sensor kapasitif.
Gambar 2. 17 Prinsip kerja sensor kapasitif Sensitivitas sensor kapasitif dapat disesuaikan dengan potensiometer. Dengan cara ini memungkinkan mendeteksi media tertentu. Misalnya, menentukan ketinggian cairan melalui dinding botol.
2.3.3 Pemakaian a. Mendeteksi Level Cairan
43
Sensor kapasitif yang digunakan untuk mendeteksi level cairan melalui dinding tipis dari wadah plastik atau kaca maka ketebalan dinding harus dibatasi agar sensor merespon isinya saja. Pada gambar 2.18 sensor kapasitif dipakai untuk mendeteksi level cairan.
Tidak Aktif
Aktif
Gambar 2. 18 Aplikasi sensor kapasitif untuk level air
b. Mendeteksi Bahan Butiran-Butiran Dalam Kardus Sensor kapasitif cocok untuk mendeteksi bubuk, biji-bijian atau butiranbutiran bahan melalui wadah atau silo. Sensor memungkinkan memeriksa isi/ volume yang ada di dalam wadah makanan melalui kemasan yang disegel. Gambar 2.19 menunjukkan empat sensor kapasitif di dasar sebuah kotak kardus untuk memeriksa bahwa empat minuman ringan botol telah dimasukkan.
Gambar 2. 19 Aplikasi sensor kapasitif untuk mendeteksi isi kardus. 2.3.4 Sambungan Sensor Kapasitif Rangkaian sensor kapasitif PNP dan NPN. 44
ditunjukkan seperti gambar 2.20 untuk tipe
PNP
NPN
Gambar 2. 20 Rangkaian sensor kapasitif dengan beban relai
2.3.5 Data Teknis Sensor Kapasitif Berikut ini adalah contoh data teknik Capasitive proximity sensor. Tabel 2. 3 Data Teknik Capasitive proximity sensor Parameter
Nilai
Bahan obyek
Semua bahan dengan konstanta dielektrik 1
Tegangan kerja
10 – 30VDC atau 20 – 250VAC
Jarak switching nominal
5 -20mm, maks.60mm
Arus switching maksimum
500mA
Kepekaan terhadap kotoran
peka
Umur pelayanan
Sangat lama
Frekuensi switching
Sampai 300 kHz
Klas Keamanan (IEC 529, DIN 40050)
IP 67
Temperatur kerja
-25 – +70 °C
2.4 Sensor Proksimiti Optik 2.4.1 Pengertian Sensor optik adalah keluarga dari perangkat yang mendeteksi ada atau tidaknya hampir semua jenis objek tanpa kontak fisik. Oleh karena itu, mereka dapat memenuhi berbagai kebutuhan kontrol: ukuran, atau posisi, menghitung, memonitor kecepatan operasi, dan banyak lagi. Sensor optik terdiri dari pemancar cahaya (transmiter) dan penerima cahaya (receiver). Pemancar adalah Light Emitting Diode (LED) yang memancarkan panjang gelombang cahaya tertentu. Kebanyakan sensor optik menggunakan sumber cahaya inframerah, merah, hijau, atau biru. 45
Lampu terlihat dan inframerah adalah bagian kecil dari spektrum elektromagnetik. LED inframerah digunakan di mana output cahaya maksimum diperlukan untuk berbagai penginderaan yang panjang. Balok cahaya tampak meringankan setup atau membantu mengkonfirmasi operasi sensor. Penerima adalah fotodioda, atau phototransistor, yang memberikan perubahan arus penghantar tergantung pada seberapa banyak cahaya yang terdeteksi.
Fotodioda dan fototransistor lebih sensitif terhadap
panjang gelombang tertentu dari cahaya. Gambar 2.21 adalah simbol LED dan fotodioda.
Gambar 2. 21 Simbol LED dan Fotodioda. Untuk meningkatkan efisiensi, cahaya pemancar dan penerima harus sesuai. Gambar 2.22 menunjukkan tiga jenis dasar sensor optik: through beam, retro reflective, dan diffuse reflektive.
Gambar 2. 22 Tiga jenis sensor optik
46
2.4.2 Through beam (One-way light barrier) One-way light barrier mempunyai pemancar (transmitter) dan penerima (receiver) yang terpisah. Pemancar dan penerima dipasang sedemikian rupa sehingga sinar pemancar diarahkan langsung ke penerima. Keluaran sensor terjadi jika sinar terganggu atau terhalang.
sensor tidak aktif
sensor aktif
Gambar 2. 23 Sensor optik jenis throughbeam
Sensor through beam memberikan jarak penginderaan yang panjang. Sensor ini sangat cocok untuk beroperasi di lingkungan industri sangat berdebu atau kotor, tetapi mungkin tidak cocok untuk mendeteksi target bening atau transparan karena penerima akan melihat melalui target ini.
Gambar 2. 24 Aplikasi sensor jenis throughbeam
Berikut ini adalah contoh data teknik sensor optik jenis through beam. Tabel 2. 4 Data Teknik Sensor Optik Throughbeam Parameter
Nilai
Bahan obyek
Semua, masalah terhadap obyek transparan yang tinggi
Tegangan kerja
10 – 30VDC atau 20 – 250VAC
Jarak switching nominal
1 -100mm (melalui pengaturan)
Arus switching (keluaran transistor)
100 - 500mA
Kepekaan terhadap kotoran
Peka (sensitif)
Umur pelayanan
Sangat lama (sekitar 100.000 jam)
Frekuensi switching
20 – 10.000 Hz
47
Parameter
Nilai
Klas Keamanan (IEC 529, DIN 40050)
Sampai IP 67
Temperatur kerja
0 – 60°C atau -25 – +80 °C
Keuntungan dari sensor optik throughbeam: Keandalan tinggi karena cahaya permanen selama non-operasi, Daerah pemakaiannya luas, Benda-benda kecil dapat dideteksi bahkan pada jarak yang cukup
jauh, Cocok untuk lingkungan yang agresif, Ketepatan posisi baik.
Kelemahan dari sensor optik through beam: Dua modul sensor optik terpisah (pemancar dan penerima) dan
memerlukan sambungan listrik yang terpisah juga. Tidak bisa digunakan untuk benda benar-benar transparan.
Berikut ini harap diperhatikan bila menggunakan sensor optik through beam: Dalam kasus benda transparan, adalah mungkin untuk mengurangi
daya pancaran cahaya dengan mengatur potensiometer sejauh mana penerima dinonaktifkan jika objek memasuki cahaya. Kegagalan emitor dapat dievaluasi sebagai "ada obyek/benda"
(penting dengan aplikasi pencegahan kecelakaan).
2.4.3 Retro reflektive (Reflective light barrier) Pada reflective light barrier, pemancar dan penerima dipasang bersama dalam satu rumah. Reflektor dipasang sedemikian rupa sehingga sinar yag dipancarkan oleh pemancar dipantulkan reflektor dengan sempurna ke penerima. Keluaran sensor terjadi jika sinar terganggu atau terhalang.
48
Gambar 2. 25 Sensor optik jenis retroreflektive
Kadang-kadang, sensor retroreflective standar dapat dipicu oleh refleksi dari target yang mengkilap atau sangat reflektif. Untuk menghindari hal ini, sensor retroreflective berpolarisasi berisi filter polarisasi di depan pemancar dan penerima. Filter ini tegak lurus, atau 90° dari fase satu sama lain, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.26. Sebuah depolarisasi reflektor digunakan untuk memantulkan cahaya. Dengan tidak adanya target, cahaya yang dipancarkan dari sensor tidak terpolarisasi dan tercermin dari reflektor depolarizing. Beberapa cahaya yang dipantulkan melewati filter polarisasi di depan penerima dan terdeteksi oleh sensor. Namun, cahaya yang dipantulkan oleh sebagian besar target dikembalikan ke sensor dengan polaritas yang sama, dan tidak dapat melewati filter polarisasi di depan penerima. Pemakai sensor ini harus memperhatikan hal-hal berikut ini. • Dalam kasus benda transparan, sinar melewati objek dua kali dan sebagai hasilnya dilemahkan. Hal ini dimungkinkan untuk mendeteksi benda-benda jenis ini dengan cara pengaturan potensiometer yang sesuai. • Pantulan dari objek harus diatur sedemikian rupa untuk memastikan bahwa pancaran tidak mengenai penerima. • Kegagalan dari pemancar dievaluasi sebagai "ada objek/benda". • Reflektor dapat terganggu akibat usia dan kotoran; Pada suhu lebih dari 80°C, plastik dapat dipengaruhi secara permanen, reflektor yang tidak sesuai dapat membatasi jangkauan dan keefektivitasan yang besar.
49
Gambar 2. 26 sensor retroreflective berpolarisasi Aplikasi sensor ini untuk memonitor dan menghitung benda kerja. Aplikasi yang lain untuk mengontrol kekendoran lembaran suatu obyek.
Gambar 2. 27 Aplikasi sensor optik jenis
Gambar 2. 28 Sensor optik jenis reflektor
reflektor
untuk mengontrol lembaran suatu obyek
Berikut ini adalah contoh data teknik sensor optik jenis reflektor. Tabel 2. 5 Data Teknik Sensor Optik Reflektor Parameter
50
Nilai
Bahan obyek
Semua, masalah terhadap pantulan obyek
Tegangan kerja
10 – 30VDC atau 20 – 250VAC
Jarak switching nominal
Lebih dari 10m (melalui pengaturan)
Arus switching (keluaran transistor)
100 - 500mA
Kepekaan terhadap kotoran
Peka (sensitif)
Umur pelayanan
Sangat lama (sekitar 100.000 jam)
Frekuensi switching
20 – 1000 Hz
Klas Keamanan (IEC 529, DIN 40050)
Sampai IP 67
Temperatur kerja
0 – 60°C atau -25 – +80 °C
2.4.4 Diffuse reflective optical sensor Pada diffuse reflective optical sensor, pemancar dan penerima dipasang bersama dalam satu unit. Jika sinar menyinari benda yang memantulkan, maka benda memantulkan sinar kembali ke penerima dan menyebabkan sensor mengeluarkan sinyal (tegangan). Karena prinsip kerjanya, diffuse reflective optical sensor hanya dapat digunakan jika target/benda atau bagian mesin yang dideteksi mempunyai sifat pemantulan yang tinggi (misalnya permukaan logam yang dipoles, warna cat terang)
Gambar 2. 29 Sensor diffuse reflective
Jarak
switching
sangat
tergantung
dari
pantulan
objek.
Ukuran,
permukaan, bentuk, kepadatan dan warna objek serta sudut menentukan kuat cahaya yang disebarkan sehingga hanya jarak pendek dalam jarak beberapa decimeter dapat dideteksi. Latar belakang harus menyerap cahaya atau membelokkan pancaran cahaya, yaitu ketika sebuah target/objek tidak ada, cahaya yang dipantulkan harus berada di bawah ambang batas respon dari rangkaian penerima. Sensor harus ditempatkan sedemikian rupa agar cahaya pantulan dari permukaan benda mengenai penerima dari sensor. Gambar 2.30 memperlihatkan obyek yang terdeteksi dan yang tidak terdeteksi.
Obyek terdeteksi
Obyek tidak terdeteksi
Gambar 2. 30 Sensor optik diffuse dengan obyek yang memantulkan
51
Benda-benda transparan seperti gelas kaca yang terang, flexiglas yang terang
dan
film
transparan
biasanya
memiliki
permukaan
halus,
memantulkan, oleh karena itu sensor optik difuse dapat digunakan. Permukaan obyek harus vertikal sejajar dengan arah cahaya sensor. Benda-benda dengan sedikit pantulan seperti plastik hitam, karet hitam, bahan gelap dengan permukaan kasar, tekstil warna gelap dan baja mengkilap tidak dapat dideteksi oleh sensor optik difuse atau hanya dengan jarak yang sangat dekat. Alternatif solusinya dengan menggunakan sensor optik through beam atau sensor retro-reflektif untuk pendekatan dari samping atau dengan sensor kapasitif atau sensor ultrasonik untuk pendekatan dari depan. Keuntungan pemakaian sensor optik difuse: Karena pantulan dari objek telah mengaktifkan penerima, reflektor
tambahan tidak diperlukan. Objek yang dapat memantulkan cahaya atau transparan tembus
cahaya dengan persentase yang cukup tinggi pasti dapat dipantulkan. Dengan sensor optik through beam, benda hanya dapat dideteksi dari
bagian
samping
dari
sinar,
sedangkan
sensor
optik
difuse
memungkinkan mendeteksi dari depan, yaitu ke arah sinar. Tergantung pada pengaturan sensor optik difuse, benda dapat
dideteksi secara selektif yang dibelakangnya ada latar belakang. Kerugian pemakaian sensor optik difuse: Cahaya dari sensor optik difuse tidak lurus seperti pancaran dari
sensor optik through beam. Oleh karena itu, sensor optik difuse tidak cocok digunakan sebagai sensor optik through beam, jika keakuratan dari samping yang diperlukan. Pemakaian sensor optik difuse digunakan untuk memonitor letak benda kerja yang benar atau salah seperti ditunjukkan oleh gambar 2.31. Gambar 2.32 adalah pemakaian sensor optik difuse lainnya yang digunakan untuk mengecek bentuk dan posisi benda kerja.
52
Gambar 2. 31 Sensor optik diffuse untuk
Gambar 2. 32 Sensor optik diffuse untuk
memonitor posisi benda kerja.
mengecek bentuk benda kerja.
Berikut ini adalah contoh data teknik sensor optik jenis diffuse. Tabel 2. 6 Data Teknik Sensor Optik Diffuse Parameter
Nilai
Bahan obyek
Semua obyek
Tegangan kerja
10 – 30VDC atau 20 – 250VAC
Jarak penyensoran
50mm – 2 m (melalui pengaturan)
Arus switching (keluaran transistor)
100 - 500mA
Kepekaan terhadap kotoran
Peka (sensitif)
Umur pelayanan
Sangat lama (sekitar 100.000 jam)
Frekuensi switching
20 – 2000 Hz
Klas Keamanan (IEC 529, DIN 40050)
Sampai IP 67
Temperatur kerja
0 – 60°C atau -25 – +80 °C
2.4.5 Sensor Proksimiti Optik Dengan Kabel Serat Optik Sensor optik dengan kabel serat optik yang digunakan dalam perangkat konvensional mengambil terlalu banyak ruang. Keuntungan menggunakan kabel serat optik adalah di daerah dengan bahaya ledakan. Dengan menggunakan kabel serat optik posisi benda-benda kecil dapat dideteksi dengan akurasi yang tinggi. Dua kabel serat optik yang terpisah memungkinkan untuk membangun sebuah sensor optik through-beam. Karena fleksibilitas penanganan mereka, ini dapat digunakan secara universal.
53
Gambar 2. 33 Sensor optik through beam dengan kabel serat optik.
Gambar 2. 34 Sensor optik difuse dengan kabel serat optik.
Keuntungan dari optik sensor dengan kabel serat optik: mendeteksi benda dengang akses terbatas, misalnya melalui lubang-
lubang. kemungkinan instalasi jarak jauh dari rumah sensor (misalnya
lingkungan yang berbahaya: panas, air, radiasi, risiko ledakan). mendeteksi akurat dari benda-benda kecil. elemen sensor dapat dipindah-pindahkan.
Sensor optik dengan kabel serat optik digunakan untuk mendeteksi obyek yang kecil seperti ditunjukkan oleh gambar 2.35.
Gambar 2. 35 Sensor optik difuse dengan kabel serat optik untuk mendeteksi obyek kecil.
D. Aktivitas Pembelajaran Menganalisis Sensor Proksimiti dengan jalan: 1. Memahami bahan ajar/modul, 2. Melihat video tentang sensor proksimiti.
54
Memahami Macam-macam Sensor Proksimiti
Menganalisis Sensor Proksimiti
Sensor Sensor Sensor Sensor
magnetik induktif kapasitif optik
Prinsip kerja sensor proksimiti Kegunaan Sensor proksimiti Rangkaian sensor dengan beban Penyebab kegagalan sensor
E. Latihan/Soal/Tugas 1. Sebuah sensor ………………………. menggunakan medan elektromagnet dan hanya dapat mendeteksi objek logam. 2. Dari elemen berikut ini, manakah yang bukan elemen sensor proksimiti induktif. a. Target,
b. Kumparan elektrik, c. Osilator, d. Rangkaian trigger,
e. Output 3. Perbedaan utama antara sensor proksimiti induktif dan sensor proksimiti kapasitif adalah bahwa sensor proksimiti kapasitif menghasilkan medan … 4. Sensor proksimiti kapasitif akan menyensor bahan …………………… 5. Sensor seperti gambar di samping termasuk sensor ……….
6. Sensor seperti gambar di samping termasuk sensor ……….
7. Sensor seperti gambar di samping termasuk sensor ……….
55
8. Gambar sambungan sensor proksimiti PNP ke beban adalah….
a.
c.
b.
d.
9. Hubungkan sensor proksimiti dengan tegangan 24VDC. Keluaran sensor hubungkan dengan lampu.
Tes 3 sensor proksimiti dan isi tabel berikut: ( 1 = lampu nyala, sensor mendeteksi benda, 0 = lampu mati, sensor tidak mendeteksi benda) Tabel 2. 7 Tes sensor proksimiti Jenis Sensor
Benda kerja Simbol Aluminium
Plastik hitam
Plastik putih
Baja
induktif optik kapasitif
10. Jelaskan apa saja yang dapat menyebabkan sensor terjadinya kegagalan sensor.
F. Rangkuman: 1. Sensor proksimiti reedswitch adalah sensor yang diaktuasi secara magnet, pada prinsipnya sensor ini didesain untuk silinder yang dibuat dengan kemampuan sensing (yakni magnet permanen pada daerah piston silinder),
56
tetapi beberapa diantaranya dapat juga digunakan di area lain dimana kedekatan terhadap medan magnet menjadi syarat untuk menghasilkan sinyal kontrol elektrik. 2. Sensor induktif mendeteksi keberadaan benda-benda logam dengan menghasilkan medan elektromagnetik dan mendeteksi perubahan di medan ini. 3. Sensor kapasitif dirancang untuk mendeteksi baik logam dan bukan logam benda. Mereka mengukur perubahan kapasitansi di dalam medan listrik sebuah kapasitor yang disebabkan oleh obyek yang mendekatinya. Sensor kapasitif
tidak hanya mereaksi benda-benda berpenghantar tinggi (seperti
logam) tetapi juga benda-benda isolator yang mempunyai kuat dielektrik tinggi (seperti plastik, gelas, keramik cairan dan kayu). 4. Sensor optik adalah keluarga dari perangkat yang mendeteksi ada atau tidaknya hampir semua jenis objek tanpa kontak fisik. Sensor optik terdiri dari pemancar cahaya (transmiter) dan penerima cahaya (receiver). Ada tiga jenis dasar sensor optik: through beam, retro reflective, dan diffuse reflektive.
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1. Setelah anda menyelesaikan jawaban dari latihan dan membandingkan dengan kunci jawaban, maka jika jawaban anda sudah benar dapat melanjutkan ke modul berikutnya tetapi jika jawaban anda masih banyak yang salah maka dianjurkan untuk mengulang mempelajari modul ini. 2. Apa yang anda temui dari mempelajari materi kegiatan pembelajaran ini? Berilah komentar, masukan dan tindak lanjuti modul ini! …………………………………………………………………………………
57
58
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: SENSOR TEKANAN A. Tujuan Setelah pelatihan selesai peserta diklat dapat menggunakan sensor tekanan untuk menjalankan mesin mekatronika.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Menemukan prosedur penggunaan sensor dan aktuator (elektrik, pneumatik, hidrolik) serta komunikasi data dan interface.
C. Uraian Materi Sensor tekanan digunakan untuk mengontrol atau memonitor peralatan. Dapat digunakan untuk membuka, menutup atau menukar rangkaian jika tekanan settingnya (preset) telah tercapai.
3.1 Macam-macam sensor tekanan Ada beberapa jenis sensor tekanan yaitu : sensor tekanan dengan kontak mekanik sensor tekanan dengan switching elektronik sensor tekanan elektronik dengan sinyal output analog.
3.2 Sensor tekanan dengan kontak mekanik Pada sensor tekanan dengan kontak mekanik, tekanan mengaktifkan permukaan silinder. Jika tekanan melebihi gaya pegas, maka piston bergerak menghubungkan kontak listrik. Simbol sensor tekanan dengan kontak mekanik : 2
4
>p
1
Gambar 3. 1 Sensor tekanan
59
3.3
Sensor tekanan dengan switching elektronik Sensor tekanan dengan membran (diafragma) adalah penambahan yang terpenting pada konstruksi sensor tekanan. Sebagai pengganti kontak mekanik, keluaran dihasilkan oleh switch elektronik. Tekanan ditahan oleh membran. Sinyal sensor dievaluasi oleh rangkaian elektronika. Jika tekanan telah mencapai harga tertentu, output menghasilkan sinyal. Sensor dengan kepekaan tekanan dapat dilakukan dengan salah satu prinsip fisika berikut ini :
pengaruh tahanan (membran dengan strain gauge yaitu perubahan tahanan listrik terjadi karena perubahan permukaan),
pengaruh piezoresistive (perubahan tahanan listrik terjadi karena perubahan tekanan mekanik),
pengaruh piezoelectric (pembangkitan muatan listrik melalui tekanan mekanik)
pengaruh
kapasitansi
(perubahan
kapasitansi
terjadi
karena
perubahan tekanan mekanik). Simbol sensor tekanan dengan switching elektronik : +
-
Gambar 3. 2 Simbol sensor tekanan
3.4
Sensor tekanan dengan sinyal output analog Desain dan mode operasi sensor tekanan analog dapat menggunakan salah satu prinsip kerja fisika di atas.
Gambar 3. 3 Prinsip kerja sensor tekanan
60
Pada
gambar
3.3
menunjukkan
prinsip
sensor
tekanan
dengan
piezoresistive. Tahanan suatu resistor (1) berubah dari harganya, jika tekanan diberikan ke membran. Melalui kontak (2), tahanan dihubungkan ke rangkaian elektronika untuk dievaluasi, yang membangkitkan sinyal output. Gambar 3.4 menunjukkan konstruksi sensor secara umum. Keterangan :
Gambar 3. 4 Konstruksi sensor tekanan
1.
Housing
2.
Cover
3.
Silica gel
4.
O – ring
5.
Measuring cell
6.
Amplifier
7.
Connector
Karakteristik sensor yang menunjukkan hubungan antara tekanan dan sinyal output sebagai berikut : Tegangan V 10
8
6
4 2 0 0
2
4
6
8
10
tekanan p bar
Gambar 3. 5 Hubungan antara tegangan dan tekanan
Kenaikan tekanan menghasilkan kenaikan sinyal output. Tekanan 1bar menghasilkan tegangan 1V, tekanan 2 bar menghasilkan tegangan 2 V dan seterusnya.
61
D. Aktivitas Pembelajaran Menganalisis Sensor Tekanan dengan jalan: 1. Memahami bahan ajar/modul, 2. Melihat video tentang penggunaan sensor tekanan, Macam-macam sensor tekanan. Penggunaan sensor tekanan Rangkaian ke beban
Menganalisis Sensor Tekanan
E. Latihan/Soal/Tugas Perhatikan rangkaian berikut. 1B2
1B1
1M1
1M2
+24V
1S1
1S2
1B2
K1
1B1
K2
K3 BENDA
K1 0V
62
K2
K3
1M1
1M2
Dimana sensor tekanan digunakan pada rangkaian tersebut? Apa fungsi sensor tekanan pada rangkaian tersebut?
F. Rangkuman Sensor tekanan digunakan untuk mengontrol atau memonitor peralatan. Dapat digunakan untuk membuka, menutup atau menukar rangkaian jika tekanan settingnya (preset) telah tercapai. Ada beberapa jenis sensor tekanan yaitu : sensor tekanan dengan kontak mekanik sensor tekanan dengan switching elektronik sensor tekanan elektronik dengan sinyal output analog.
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1. Setelah anda menyelesaikan jawaban dari latihan dan membandingkan dengan kunci jawaban, maka jika jawaban anda sudah benar dapat melanjutkan ke modul berikutnya tetapi jika jawaban anda masih banyak
yang salah maka dianjurkan untuk mengulang mempelajari modul ini. 2. Apa yang anda temui dari mempelajari materi kegiatan pembelajaran ini? Berilah komentar, masukan dan tindak lanjuti modul ini! …………………………………………………………………………………
63
64
KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: MACAM-MACAM AKTUATOR A. Tujuan Setelah pelatihan selesai peserta diklat dapat membedakan aktuator pneumatik, hidraulik dan elektrik.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Menemukan prosedur penggunaan sensor dan aktuator (elektrik, pneuma-tik, hidrolik) serta komunikasi data dan interface.
C. Uraian Materi 4.1 Pengantar Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol dan aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir. Pada mata rantai elemen kontrol yang terdiri dari elemen input, elemen prosesing, elemen kontrol dan elemen kerja, kedudukan aktuator terdapat pada elemen kerja.
Gambar 4. 1 Mata rantai elemen kontrol
65
Tergantung jenis pasokan energinya, aktuator dapat diklasifikasikan menjadi aktuator pneumatik, aktuator hidraulik, atau aktuator listrik. Perbandingan aktuator-aktuator tersebut seperti pada tabel berikut. Tabel 4. 1 Perbandingan media kerja Kriteria 1: Gaya lurus Pneumatik Gaya terbatas oleh tekanan rendah dan diameter silinder berkisar antara 35.000 - 40.000 N. Tidak memerlukan energi selama keadaan diam.
Hidraulik
Listrik
Gaya dan tekanan yang besar dicapai dengan ukuran yang kecil
Efesiensi jelek.
Hidraulik
Listrik
Torsi penuh selama diam menyebabkan pemakaian energi yang tinggi.
Torsi rendah
Hidraulik
Listrik
Mudah dibangkitkan me lalui silinder.
Sulit dan mahal melaui alat pemindah mekanik. Gerakan pendek dilakukan oleh solenoid. Motor linear untuk gaya kecil.
Saat beban lebih tidak aman. Energi yang diperlukan besar saat beban lebih. Gaya kecil. Ukuran secara fisik besar.
Kriteria 2: Gaya putar (Torsi) Pneumatik Torsi penuh selama diam. Tidak ada energi tambahan. Kriteria 3: Gerakan lurus Pneumatik Mudah dibangkitkan. Percepatan tinggi. Kecepatan tinggi (lebih kurang 1,5 m/s)
Gerakan mudah dikontrol.
Kriteria 4: Gerakan putar atau ayun Pneumatik
Hidraulik
Listrik
Motor udara bertekanan dengan kecepatan tinggi (500.000 rpm).
Efisiensi paling baik dengan motor.
Biaya operasi tinggi.
Efisiensi rendah.
Motor hidraulik dan silinder swivel mem punyai kecepatan lebih rendah daripada pneumatik.
Gerakan ayun dicapai dengan menggunakan rak (rack) dan ujung sayap (pinion)
66
Efisiensi baik.
Kecepatan terbatas.
Kriteria 5: Pengaturan Pneumatik
Hidraulik
Listrik
Pada daerah putaran rendah, pengaturan tenaga dilakukan dengan mudah melalui pengaturan tekanan. Kecepatan diatur melalui katup throttle atau katup pembuang cepat.
Gaya dan kecepatan dapat diatur dengan sangat mudah.
Hanya mungkin dilakukan dengan sangat terbatas dengan biaya tinggi.
Tepat untuk pengaturan gerakan lambat
Kriteria 6: Penyimpanan energi dan penyalurannya Pneumatik
Hidraulik
Listrik
Dapat disimpan dalam jumlah besar tanpa biaya besar atau disimpan dalam tabung. Mudah disalurkan melalui pipa (sampai 1000 m).
Penyimpanan terbatas.
Sulit disimpan dan sangat mahal, biasanya tersimpan dalam bentuk kecil seperti aki, batere.
Penyaluran melalui pipa sampai 100m.
Mudah penyalurannya melalui kabel dengan jarak yang sangat panjang.
Kriteria 7: Pengaruh lingkungan Pneumatik
Hidraulik
Listrik
Tidak peka perubahan suhu. Tahan ledakan. Berbahaya terhadap pencairan es, akan menyebabkan kelembaban tinggi, kecepatan aliran tinggi, dan temperaturnya rendah.
Peka terhadap perubahan suhu.
Tidak peka terhadap perubahan temperatur.
Kebocoran akan menyebabkan pencemaran dan bahaya kebakaran.
Tindakan pengamanan diperlukan terhadap api dan ledakan di ruang bahaya kebakaran dan ledakan.
Pneumatik
Hidraulik
Listrik
Tinggi bila dibandingkan dengan listrik.
Tinggi bila dibandingkan dengan listrik
Rendah
Pneumatik
Hidraulik
Listrik
Dapat dioperasikan oleh operator dengan pengetahuan dasar.
Lebih sulit dibandingkan dengan pneumatik seperti tekanan tinggi yang dibutuhkan.
Diperlukan tenaga ahli.
Kriteria 8: Biaya energi
Kriteria 9: Penanganan
Konstruksi dan rangkaian kontrol relatif sederhana dan aman
Pipa pengembalian minyak diperlukan
Bahaya kebakaran dan ledakan Kesalahan rangkaian dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan dan kontrol.
Kriteria 10: Umum
67
Pneumatik
Hidraulik
Listrik
Komponen tahan terhadap beban lebih.
Komponen tahan terhadap beban lebih.
Bising dari udara pembuangan, tidak menyenangkan dan dengan silencer, kebisingan dapat dikurangi.
Suara pada pipa terjadi pada tekanan tinggi.
Komponen tidak diamankan terhadap beban lebih dan pengamanan ini dapat dilakukan dengan biaya tinggi. Gangguan suara terjadi pada kontaktor dan solenoid.
Kriteria pemilihan media pneumatik, hidraulik atau elektrik sebagai berikut:
Gaya,
Langkah
Jenis gerakan (lurus, berayun, putar)
Kecepatan
Umur pelayanan
Keamanan dan keandalan
Biaya energi
Pengontrolan
Penyimpanan
4.2 Aktuator pneumatik Sistem pneumatik terdiri dari elemen masukan (input element), elemen proses (prosessing element) dan elemen keluaran (working element). Elemen keluaran terdiri dari elemen kontrol dan komponen daya atau aktuator. Kelompok aktuator meliputi berbagai jenis aktuator linier dan putar dari berbagai ukuran dan konstruksi.
Aktuator dilengkapi dengan
elemen kontrol, untuk mengarahkan gerakan aktuator. Biasanya katup ini akan langsung terhubung ke pasokan udara utama dan dipasang dekat dengan aktuator untuk meminimalkan kerugian akibat resistensi.
Sebuah aktuator pneumatik terdiri dari piston, batang piston, dan lubang terminal.
Media
yang
dipergunakan untuk
menggerakkan aktuator
pneumatik, adalah udara bertekanan. Udara bertekanan juga digunakan dalam pengembangan pemecahan permasalahan industri. Sebagian besar
68
aplikasi udara bertekanan digunakan untuk satu atau lebih dari fungsifungsi berikut:
Untuk menentukan status prosesor (sensor).
Mengolah informasi (prosesor).
Mengaktifkan aktuator melalui elemen kontrol akhir.
Melaksanakan pekerjaan (aktuator).
Silinder pneumatik memiliki peran penting sebagai penggerak linier. Hal ini dikarenakan:
relatif murah,
kemudahan instalasi,
konstruksi sederhana dan kuat dan
ketersediaan siap dalam berbagai ukuran dan panjang langkah.
Silinder pneumatik mempunyai karakteristik:
Diameter
Panjang langkah 1
Gaya yang tersedia
2 sampai 45.000 N pada tekanan 6 bar
Kecepatan piston
0,1 sampai 1,5 m/s
2.5 sampai
320 mm
sampai 2000 mm
Udara bertekanan dipilih sebagai media untuk menggerakkan aktuator karena memiliki keuntungan-keuntungan sebagai berikut: Ketersediaan
: Udara tersedia di mana-mana dalam jumlah tidak terbatas.
Penyaluran
: Udara dapat dengan mudah diangkut melalui pipa sampai jarak yang jauh.
Penyimpanan :
Udara bertekanan dapat disimpan dalam tabung Kompresor tidak perlu bekerja terus menerus Reservoir dapat dibawa
Temperatur
: Udara bertekanan relatif tidak peka terhadap perubahan temperatur
Tahan ledakan
:
Tidak ada resiko terhadap api Tidak memerlukan pengaman khusus untuk bahan yang mudah terbakar
69
Bersih
:
Udara bertekanan tanpa lubrikasi tidak menyebabkan kontaminasi Jika ada kebocoran tidak menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan Baik pada industri perkayuan, makanan, dan tekstil
Konstruksi
: Pengoperasian komponen, konstruksi sederhana, menyebabkan harga yang relatif murah
Kecepatan
:
Udara bertekanan adalah media kerja yang sangat cepat (1-2m/det) Kecepatan kerja dapat diatur
Pengaturan
: Kecepatan dan gaya dapat diubah sesuai dengan kebutuhan
Aman terhadap beban lebih
: Peralatan komponen pneumatik dapat diberi beban maksimum dimana aktuator tidak dapat bergerak lagi
Selain kelebihan yang dipunyai oleh media pneumatik, terdapat juga beberapa kekurangan seperti: Pengadaan
:
Udara bertekanan membutuhkan persiapan yang baik dan benar untuk mencegah timbulnya resiko keausan Debu dan kondensasi tidak diperbolehkan
Kompresibel
:
Tidak selalu memungkinkan untuk mencapai kecepatan piston yang konstan menggunakan udara bertekanan Tidak akurat
Kebutuhan gaya
:
Penggunaan udara bertekanan tidak ekonomis lagi jika beban yang digunakan antara 20000 dan 30000 Newton pada tekanan normal 6-7 bar
Tingkat kebisingan
:
Udara buang sangat keras Dapat diatasi dengan menggunakan peredam suara (silencer)
70
Aktuator pneumatik dapat digolongkan menjadi 2 kelompok: gerak lurus dan putar. a. Gerakan lurus ( silinder kerja tunggal, silinder kerja ganda) b. Gerakan putar ( motor udara, aktuator yang berputar/berayun)
4.3 Aktuator Hidraulik Sebuah
aktuator
hidraulik
terdiri
dari
silinder
atau
motor
yang
menggunakan tenaga hidraulik untuk menghasilkan gerak mekanik. Gerak mekanik dapat berupa gerakan linear, putar atau osilasi. Karena fluida (cairan) hampir tidak mungkin mampat, maka aktuator hidraulik dapat menekan. Kelemahan dari tenaga hidraulik adalah percepatan yang terbatas. Silinder hidraulik terdiri dari tabung silinder berongga sepanjang
piston
yang bisa meluncur. Istilah kerja tunggal digunakan ketika tekanan fluida diterapkan untuk hanya satu sisi piston. Piston bisa bergerak hanya satu arah, sedangkan pegas yang digunakan untuk memberikan langkah piston kembali. Istilah kerja ganda digunakan ketika tekanan diterapkan pada setiap
sisi
piston;
perbedaan
tekanan
antara
kedua
sisi
piston
menghasilkan gerakan piston ke satu sisi atau yang lain. Keterangan: 1. Tutup silinder 2. Tabung silinder 3. Kepala silinder 4. Batang tarik piston 5. Batang piston 6. Blok bantalan pengarah
Gambar 4. 2 Silinder kerja ganda
Silinder hidraulik digunakan pada peralatan: • hidraulik yang dipasang tetap (stasioner) • hidraulik yang dapat dibawa kemana-mana (mobile). Peralatan hidraulik stasioner seperti mesin produksi dan mesin perakitan dari semua jenis, mesin press, lift (gambar 4.3). Peralatan hidraulik mobile
71
seperti mesin pengeruk tanah (excavator), mesin pertanian menggunakan silinder linear dan silinder putar (gambar 4.4).
Gambar 4. 3 Peralatan hidraulik
Gambar 4. 4 Peralatan hidraulik mobile
stasioner
Setiap teknologi memiliki daerah aplikasinya sendiri-sendiri. Tabel 4.1 membandingkan media kerja yang paling umum digunakan elektrik, pneumatik dan hidraulik.
Perbandingan ini mengungkapkan beberapa
keuntungan penting dari media hidraulik, yaitu: Gaya yang dihasilkan besar menggunakan komponen kecil, yaitu kepadatan daya yang besar. Kepresisiannya tinggi Start-up di bawah beban berat Pengoperasiannya mudah Pengontrolan kecepatan sangat baik Pembuangan panas yang baik Dibandingkan dengan media lainnya, hidraulik memiliki kelemahan sebagai berikut: Pencemaran lingkungan oleh limbah minyak (bahaya kebakaran atau kecelakaan) Peka terhadap kotoran Bahaya akibat tekanan yang berlebihan ketergantungan pada temperatur (perubahan viskositas) faktor efisiensi yang kurang baik
72
4.4 Aktuator Elektrik Aktuator elektrik didukung oleh motor yang mengubah energi listrik menjadi mekanik. Ini adalah salah satu bentuk terbersih dan paling tersedia dari aktuator karena tidak melibatkan minyak. Tidak dapat dibayangkan dunia modern tanpa motor listrik. Tidak seperti pneumatik, yang terutama digunakan dalam lingkungan produksi sebagai penggerak teknologi sederhana dan dapat diandalkan, motor elektrik kita gunakan dalam kehidupan pribadi kita. Contoh motor elektrik digunakan sebagai penggerak mesin cuci, Compact Disc player dan banyak mainan. Motor-motor elektrik setiap hari bahkan digunakan dalam mobil sebagai aktuator pada sistem teknis untuk fungsi seperti penyesuaian kursi dan membuka / menutup jendela. Ada berbagai jenis motor listrik yang dirancang khusus untuk aplikasi khusus:
penggerak Direct Current (DC) sederhana dan hemat biaya dengan daya yang relatif rendah untuk aplikasi portable dengan operasi baterai,
motor tiga fase dengan kekuatan yang relatif tinggi untuk digunakan dalam industri stasioner,
penggerak servo sangat dinamis untuk peralatan mesin atau robot dengan persyaratan yang tinggi untuk kecepatan dan presisi,
motor stepper untuk proses gerakan sederhana, misalnya gerakan pakan pada peralatan mesin.
Motor listrik dapat melakukan gerak putar (rotasi) dan linear (translasi). Untuk berbagai keperluan, motor elektrik didesain dengan daya beberapa miliwatt sampai megawatt atau berat dari hanya beberapa gram sampai beberapa ton. Mereka adalah aktuator yang paling sering digunakan dalam rekayasa saat ini. Gambar 4.4 adalah aktuator listrik.
73
Motor dc dengan gearbox
Motor stepper
Motor 3 fase
Gambar 4. 5 Aktuator elektrik
D. Aktivitas Pembelajaran Menganalisis Macam-macam Aktuator dengan jalan: 1. Memahami bahan ajar/modul, 2. Melihat video tentang macam-macam aktuator, Memahami Macam-macam Aktuator
Aktuator Pneumatik Aktuator Hidraulik Aktuator Elektrik
Menganalisis Masing-masing Aktuator
Kriteria pemilihan aktuator Keuntungan dan kerugian masing-masing media kerja
E. Latihan/Soal/Tugas 1. Media kerja apa saja yang digunakan oleh aktuator sebagai penggerak mesin otomasi? 2. Apa perbedaan aktuator pneumatik, hidraulik dan elektrik? 3. Bagaimana kriteria pemilihan media kerja? 4. Beri contoh aktuator pneumatik, hidraulik dan elektrik
F. Rangkuman 1. Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol dan
74
aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir.
Pada mata rantai elemen kontrol yang terdiri dari elemen input,
elemen prosesing, elemen kontrol dan elemen kerja, kedudukan aktuator terdapat pada elemen kerja. 2. Ada 3 macam aktuator yaitu aktuator pneumatik, hidraulik dan elektrik. Aktuator
pneumatik
menggunakan
udara
bertekanan
sebagai
energi
penggeraknya. Aktuator hidraulik menggunakan minyak dan aktuator elektrik menggunakan energi listrik sebagai energi penggeraknya.
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1.
Setelah anda menyelesaikan jawaban dari latihan dan membandingkan dengan kunci jawaban, maka jika jawaban anda sudah benar dapat melanjutkan ke modul berikutnya tetapi jika jawaban anda masih banyak yang salah maka dianjurkan untuk mengulang mempelajari
modul ini. 2.
Apa yang anda temui dari mempelajari materi kegiatan pembelajaran ini? Berilah komentar, masukan dan tindak lanjuti modul ini!
75
76
KEGIATAN PEMBELAJARAN 5: AKTUATOR PNEUMATIK LINIER A. Tujuan Setelah pelatihan selesai peserta diklat dapat: 1. menyebutkan bagian-bagian silinder kerja tunggal dan kerja ganda. 2. menjelaskan prinsip kerja silinder kerja tunggal dan kerja ganda. 3. menyebutkan kegunaan silinder. 4. menentukan gaya piston silinder. 5. menentukan kebutuhan udara yang dibutuhkan silinder. 6. menyebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan silinder.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Menemukan prosedur penggunaan sensor dan aktuator (elektrik, pneumatik, hidrolik) serta komunikasi data dan interface. 2. Menemukan kesalahan secara sistematis prosedur penyambungan komponen dan sistem mekatronika.
C. Uraian Materi 5.1 Silinder Kerja Tunggal 5.1.1 Konstruksi Silinder kerja tunggal mempunyai seal piston tunggal yang dipasang pada sisi suplai udara bertekanan. Pembuangan udara pada sisi batang piston silinder dikeluarkan ke atmosfir melalui saluran pembuangan. Jika lubang pembuangan
tidak
diproteksi
dengan
sebuah
penyaring
akan
memungkinkan masuknya partikel halus dari debu ke dalam silinder yang bisa merusak seal. Apabila lubang pembuangan ini tertutup akan membatasi atau menghentikan udara yang akan dibuang pada saat silinder gerakan keluar dan gerakan akan menjadi tersentak-sentak atau terhenti. Seal terbuat dari bahan yang fleksibel yang ditanamkan di dalam piston dari logam atau plastik. Selama bergerak permukaan seal bergeser dengan permukaan silinder.
77
Gambar konstruksi silinder kerja tunggal sebagai berikut : 1
5
Keterangan: 1.
Rumah silinder
2.
Lubang masuk udara bertekanan
2
3
4
3.
Piston
4.
Batang piston
5.
Pegas pengembali
Gambar 5. 1 Konstruksi Silinder Kerja Tunggal
5.1.2 Prinsip Kerja Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston, sisi yang lain terbuka ke atmosfir. Silinder hanya bisa memberikan gaya kerja ke satu arah. Gerakan piston kembali masuk diberikan oleh gaya pegas
yang
ada
didalam
silinder
direncanakan
hanya
untuk
mengembalikan silinder pada posisi awal dengan alasan agar kecepatan kembali tinggi pada kondisi tanpa beban. Pada silinder kerja tunggal dengan pegas, langkah silinder dibatasi oleh panjangnya pegas. Oleh karena itu silinder kerja tunggal dibuat maksimum langkahnya sampai sekitar 80 mm.
Tombol tidak ditekan
Tombol ditekan
Tombol dilepas
Gambar 5. 2 Prinsip kerja silinder kerja tunggal
5.1.3 Kegunaan Menurut konstruksinya silinder kerja tunggal dapat melaksanakan berbagai fungsi gerakan, seperti :
78
menjepit
benda kerja,
pemotongan,
pengeluaran,
pengepresan,
pemberian dan pengangkatan. 5.1.4 Macam-Macam Silinder Kerja Tunggal Ada bermacam-macam perencanaan silinder kerja tunggal : 1). Silinder kerja tunggal dengan pegas di depan piston.
Gambar 5. 3 Silinder kerja tunggal;
Panjang langkah maks.
1 …… 5000 mm
Diameter piston
1 ……1000 mm
Diameter batang piston
0 ……1000 mm
Sudut pemasangan
0 …… 360 deg
Kebocoran internal
0 …… 100 l/(min*MPa)
2). Silinder kerja tunggal dengan pegas di belakang piston. Tidak semua pegas silinder kerja tunggal berada di batang piston silinder. Ada silinder kerja tunggal dengan pegas pengembali terletak di sisi seal piston, sehingga dalam keadaan normal batang piston silinder maju. Lubang udara masukan berada di sisi batang piston. Gambar 5.4 menunjukkan silinder tersebut dan simbolnya.
F=0
Gambar 5. 4 Silinder Kerja Tunggal Dengan Pegas Di Sisi Piston dan simbolnya.
3) Silinder membran (diafragma) Bentuk silinder kerja tunggal yang lain yaitu silinder membran (diafragma), seperti terlihat pada gambar 5.5. Silinder membran banyak dipakai untuk gerakan dengan langkah pendek misalnya penjepitan.
Gambar 5. 5 Silinder membran
79
5.2 Silinder Kerja Ganda 5.2.1 Konstruksi Konstruksi silinder kerja ganda adalah sama dengan silinder kerja tunggal, tetapi
tidak
mempunyai
pegas
pengembali.
Silinder
kerja
ganda
mempunyai dua saluran (saluran masukan dan saluran pembuangan). Silinder terdiri dari tabung silinder dan penutupnya, piston dengan seal, batang piston, bantalan, ring pengikis dan bagian penyambungan. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Gambar 5. 6 Konstruksi Silinder Kerja Ganda Keterangan : 1. Batang / rumah silinder
5. Seal
2. Saluran masuk
6. Bearing
3. Saluran keluar
7. Piston
4. Batang piston
Biasanya tabung silinder terbuat dari tabung baja tanpa sambungan. Untuk memperpanjang usia komponen seal permukaan dalam tabung silinder dikerjakan dengan mesin yang presisi. Untuk aplikasi khusus tabung silinder bisa dibuat dari aluminium, kuningan dan baja pada permukaan yang bergeser dilapisi chrom keras. Rancangan khusus dipasang pada suatu area dimana tidak boleh terkena korosi.
Penutup akhir tabung adalah bagian paling penting yang terbuat dari bahan cetak seperti aluminium besi tuang. Kedua penutup bisa diikatkan pada tabung silinder dengan batang pengikat yang mempunyai baut dan mur. Batang piston
terbuat dari baja yang bertemperatur tinggi. Untuk
menghindari korosi dan menjaga kelangsungan kerjanya, batang piston harus dilapisi chrom.
80
Ring seal dipasang pada ujung tabung untuk mencegah kebocoran udara. Bantalan penyangga gerakan batang piston terbuat dari PVC, atau perunggu. Di depan bantalan ada sebuah ring pengikis yang berfungsi mencegah debu dan butiran kecil yang akan masuk ke permukaan dalam silinder. Bahan seal pasak dengan alur ganda : Perbunan
untuk - 20 C s/d
+ 80 C
Viton
untuk - 20 C s/d
+ 190 C
Teflon
untuk - 80 C s/d
+ 200 C
Ring O normal digunakan untuk seal diam. 5.2.2 Prinsip Kerja Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston (arah maju), sedangkan sisi yang lain (arah mundur) terbuka ke atmosfir, maka gaya diberikan pada sisi permukaan piston tersebut sehingga batang piston akan terdorong keluar sampai mencapai posisi maksimum dan berhenti. Gerakan silinder kembali masuk, diberikan oleh gaya pada sisi permukaan batang piston (arah mundur) dan sisi permukaan piston (arah maju) udaranya terbuka ke atmosfir.
Tombol tidak ditekan
Tombol ditekan
Tombol dilepas
Gambar 5. 7 Prinsip kerja silinder kerja ganda
Keuntungan silinder kerja ganda dapat dibebani pada kedua arah gerakan batang pistonnya. Ini memungkinkan pemasangannya lebih fleksibel. Gaya yang diberikan pada batang piston gerakan keluar lebih besar daripada gerakan masuk. Karena efektif permukaan piston dikurangi pada sisi batang piston oleh luas permukaan batang piston.
81
Silinder aktif adalah di bawah kontrol suplai udara pada kedua arah gerakannya. Pada prinsipnya panjang langkah silinder dibatasi, walaupun faktor lengkungan dan bengkokan yang diterima batang piston harus diperbolehkan. Seperti silinder kerja tunggal, pada silinder kerja ganda piston dipasang dengan seal jenis cincin O atau membran. 5.2.3 Kegunaan Silinder pneumatik telah dikembangkan pada arah berikut :
Kebutuhan penyensoran tanpa sentuhan (menggunakan magnit pada piston untuk mengaktifkan katup batas /limit switch dengan magnit )
Penghentian beban berat pada unit penjepitan dan penahan luar tibatiba.
Silinder rodless digunakan dimana tempat terbatas.
Alternatif pembuatan material seperti plastik
Mantel pelindung terhadap pengaruh lingkungan yang merusak, misalnya sifat tahan asam
Penambah kemampuan pembawa beban.
Aplikasi robot dengan gambaran khusus seperti batang piston tanpa putaran, batang piston berlubang untuk mulut pengisap.
5.2.4 Macam-Macam Silinder Kerja Ganda Tabel 5. 1 adalah simbol-simbol silinder kerja ganda. SIMBOL
NAMA KOMPONEN Silinder kerja ganda Silinder kerja ganda dengan batang piston sisi ganda. Silinder kerja ganda dengan bantalan udara tetap dalam satu arah. Silinder kerja ganda dengan bantalan udara tunggal, dapat diatur pada satu sisi.
82
SIMBOL
NAMA KOMPONEN Silinder kerja ganda dengan bantalan udara ganda, dapat diatur pada kedua sisi. Silinder kerja ganda dengan bantalan udara ganda, dapat diatur pada kedua sisi dan piston bermagnet.
1) Silinder Dengan Peredam Diakhir Langkah Jika silinder harus menggerakkan massa yang besar, maka dipasang peredam di akhir langkah untuk mencegah benturan keras dan kerusakan silinder. Sebelum mencapai posisi akhir langkah, peredam piston memotong langsung jalan arus pembuangan udara ke udara bebas. Untuk itu disisakan sedikit sekali penampang pembuangan yang umumnya dapat diatur. Sepanjang bagian terakhir dari jalan langkah, kecepatan masuk dikurangi secara drastis. Jangan sekali-sekali menutup baut pengatur secara penuh sebab akan mengakibatkan batang piston tidak dapat mencapai posisi akhir gerakannya. Pada gaya yang sangat besar dan percepatan yang tinggi, harus dilakukan upaya pengamanan khusus. Pasanglah peredam kejut luar untuk memperkuat daya hambat. Konstruksi silinder kerja ganda dengan bantalan udara sebagai berikut :
Gambar 5. 8 Silinder kerja ganda dengan bantalan udara
2) Rodless Cylinder Rodless Cylinder adalah silinder kerja ganda yang terdiri dari tabung bulat dan piston tanpa batang. Sebuah penggeser menempel pada tabung. Piston dalam tabung dapat bergerak bebas berdasarkan 83
B
tekanan udara yang diberikan padanya. Pada piston dipasang magnet permanen. Kopling magnet dihasilkan antara penggeser dan piston. Bila piston bergerak maka penggeser mengikutinya secara serempak. Gambar 5.9 menunjukkan konstruksi Rodless Cylinder.
Gambar 5. 9 Konstruksi silinder rodless.
Sedangkan simbol dan silinder rodless dapat dilihat pada gambar 5.10 berikut ini.
F=0
Gambar 5. 10 Silinder rodless dan simbolnya.
3) Silinder Multiposisi Silinder multiposisi adalah gabungan dua silinder kerja ganda yang mempunyai diameter yang sama dan panjang langkah yang berbeda. Silinder bagian depan lebih panjang daripada silinder sebelumnya. Gambar 5.11 menunjukkan konstruksi silinder 3 posisi.
Gambar 5. 11 Konstruksi silinder dengan 3 posisi
Pada gambar 5.12 silinder multiposisi terdiri dari 2 silinder kerja ganda yaitu silinder A dan silinder B. Langkah silinder A lebih pendek daripada silinder B. Dengan memberi tekanan udara pada sisi masukan silinder A
84
maka silinder A maju menuju posisi 2. Dengan memberi tekanan pada sisi masukan silinder B, maka silinder B maju menuju posisi 3. Jika silinder A dan B diberi tekanan pada sisi batang piston maka kedua silinder A dan B bergerak ke posisi 1. Gambar 5.12 adalah silinder multiposisi dan simbolnya.
F=0
Gambar 5. 12 Silinder multiposisi dan simbolnya.
Silinder multiposisi dengan 4 posisi seperti tampak pada gambar 5.13.
Gambar 5. 13 Silinder dengan 4 posisi 4) Gripper Pneumatik Gripper
yang
digerakkan
dengan
pneumatik
digunakan
untuk
mencekam benda kerja. Macam-macam gripper pneumatik ditunjukkan oleh gambar 5.14.
Gambar 5. 14 : a) parallel gripper, b) anggular gripper, c) radial gripper, d) 3-point gripper
85
Gambar 5.15 a) menunjukkan anggular gripper yang digerakkan oleh silinder kerja ganda. Gambar 5.15b) menjelaskan bagaimana gripper menjepit benda kerja (dalam kasus ini benda kerja silinder) dan switch proksimiti diikatkan pada gripper. Pemilihan jenis gripper, ukuran dan jepitan ditentukan oleh bentuk dan berat benda kerja.
Gambar 5. 15: a) anggular gripper digerakkan oleh silinder kerja ganda, b) jepitan gripper untuk benda kerja silinder dan pemasangan switch
5.3 Karakteristik Silinder Karakteristik penampilan silinder dapat ditentukan secara teori atau dengan data-data dari pabriknya. Kedua metode ini dapat dilaksanakan, tetapi biasanya untuk pelaksanaan dan penggunaan tertentu, data-data dari pabriknya adalah lebih menyakinkan. 5.3.1 Gaya Piston Gaya piston yang dihasilkan oleh silinder bergantung pada tekanan udara, diameter silinder dan tahanan gesekan dari komponen perapat. Gaya piston secara teoritis dihitung menurut rumus berikut : F = A. p Untuk silinder kerja tunggal:
86
Untuk silinder kerja ganda: langkah maju
langkah mundur
Keterangan : F f D d A p
= Gaya piston ( N ) = Gaya pegas ( N ) = Diameter piston ( m ) = Diameter batang piston ( m ) 2 = Luas penampang piston yang dipakai (m ) = Tekanan kerja ( Pa )
Pada silinder kerja tunggal, gaya piston silinder kembali lebih kecil daripada gaya piston silinder maju karena pada saat kembali digerakkan oleh pegas. Sedangkan pada silinder kerja ganda, gaya piston silinder kembali lebih kecil daripada silinder maju karena adanya diameter batang piston akan mengurangi luas penampang piston. Sekitar 3 - 10% adalah tahanan gesekan. Berikut ini adalah tabel gaya piston silinder dari berbagai ukuran pada tekanan 1 - 10 bar. Tabel 5. 2 Gaya piston silinder dari berbagai ukuran Tekanan Kerja ( bar )
Diameter Piston
1
2
3
4
(mm)
5
6
7
8
9
10
Gaya Piston ( kgf )
6
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
12
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
16
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
25
4
9
13
17
21
24
30
34
38
42
87
Tekanan Kerja ( bar )
Diameter Piston
1
2
3
4
(mm)
5
6
7
8
9
10
Gaya Piston ( kgf )
35
8
17
26
35
43
52
61
70
78
86
40
12
24
36
48
60
72
84
96
108
120
50
17
35
53
71
88
106
124
142
159
176
70
34
69
104
139
173
208
243
278
312
346
100
70
141
212
283
353
424
495
566
636
706
140
138
277
416
555
693
832
971
1110
1248
1386
200
283
566
850
1133
1416
1700
1983
2266
2550
2832
250
433
866
1300
1733
2166
2600
3033
3466
3800
4332
Silinder pneumatik tahan terhadap beban lebih. Silinder pneumatik dapat dibebani lebih besar dari kapasitasnya. Beban yang tinggi menyebabkan silinder diam.
5.3.2 Kebutuhan Udara Untuk menyiapan udara dan untuk mengetahui biaya pengadaan energi, terlebih dahulu harus diketahui konsumsi udara pada sistem. Pada tekanan kerja, diameter piston dan langkah tertentu, konsumsi udara dihitung sebagai berikut : Kebutuhan udara = perbandingan kompresi x luas penampang piston x panjang langkah
Kebutuhan udara persentimeter langkah dalam satuan liter dapat dihitung sebagai berikut: Kebutuhan udara = perbandingan kompresi x luas penampang piston
Perbandingan kompresi =
88
Untuk silinder dengan diameter 6 mm dan disuplai dengan tekanan 6 bar:
A D2 q =
π π 6 2 28,27 mm2 4 4
1,033 6 1,033
28,27 192,47 mm 2 1,9247 cm2
cm cm3 dm3 liter q = 1,9247 cm2 1,9247 0,0019247 0,0019247 cm
cm
cm
cm
Dari hitungan di atas maka untuk silinder dengan diameter 6 mm dan tekanan 6 bar maka udara yang dibutuhkan 0,0019247 liter/cm langkah. Pada tabel 5.3 ditulis 0,0019 liter/cm langkah. Untuk mempermudah dan mempercepat dalam menentukan kebutuhan udara, tabel 5.3 menunjukkan kebutuhan udara persentimeter langkah piston untuk berbagai macam tekanan dan diameter piston silinder. Tabel 5. 3 Kebutuhan udara silinder pneumatik persentimeter langkah dengan fungsi tekanan kerja dan diameter piston. Diame ter Piston
Tekanan Kerja ( bar ) 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
(mm)
Kebutuhan udara (q) dalam liter/cm langkah
6
0,0005 0,0008 0,0011 0,0014 0,0016 0,0019 0,0022 0,0025 0,0027 0,0030
12
0,002
0,003
0,004
0,006
0,007
0,008
0,009
0,010
0,011
0,012
16
0,004
0,006
0,008
0,010
0,011
0,014
0,016
0,018
0,020
0,022
25
0,010
0,014
0,019
0,024
0,029
0,033
0,038
0,043
0,048
0,052
35
0,019
0,028
0,038
0,047
0,056
0,066
0,075
0,084
0,093
0,103
40
0,025
0,037
0,049
0,061
0,073
0,085
0,097
0,110
0,122
0,135
50
0,039
0,058
0,077
0,096
0,115
0,134
0,153
0,172
0,191
0,210
70
0,076
0,113
0,150
0,187
0,225
0,262
0,299
0,335
0,374
0,411
100
0,155
0,231
0,307
0,383
0,459
0,535
0,611
0,687
0,763
0,839
140
0,303
0,452
0,601
0,750
0,899
1,048
1,197
1,346
1,495
1,644
200
0,618
0,923
1,227
1,531
1,835
2,139
2,443
2,747
3,052
3,356
250
0,966
1,441
1,916
2,392
2,867
3,342
3,817
4,292
4,768
5,243
89
Kebutuhan udara dihitung dengan satuan liter/menit (l/min) sesuai dengan standar kapasitas kompresor. Kebutuhan udara silinder sebagai berikut : Silinder kerja tunggal : Q = s . n . q
dalam l/min
Silinder kerja Ganda : Q = 2 ( s n q ) dalam l/min Keterangan : Q
=
kebutuhan udara silinder ( l/min )
q
=
kebutuhan udara persentimeter langkah piston
s
=
panjang langkah piston ( cm )
n
=
jumlah siklus kerja per menit
Contoh: Silinder kerja ganda mempunyai Ø 6 mm, panjang langkah 100 mm dan bekerja pada tekanan 6 bar. Udara yang dibutuhkan silinder kerja ganda untuk gerakan maju dan mundur 4 kali permenit adalah: Q = 2( s n q ) = 2 (10cm 4/min 0,0019 liter/cm) = 0,152 liter/min 5.3.3 Kecepatan Piston Kecepatan piston rata-rata dari silinder standar berkisar antara 0,1-1,5m/s (6 - 90m/min). Silinder khusus dapat mencapai kecepatan 10m/s. Kecepatan silinder pneumatik tergantung :
beban ( gaya yang melawan silinder ),
tekanan kerja,
diameter dalam dan panjang saluran antara silinder dan katup kontrol arah,
ukuran katup kontrol arah yang digunakan.
Kecepatan piston dapat diatur dengan katup pengontrol aliran dan dapat ditingkatkan dengan katup pembuang cepat yang dipasang pada sistem kontrol tersebut. Kecepatan rata-rata piston tergantung dari gaya luar yang melawan piston (beban) dan ukuran lubang aliran dapat dilihat seperti pada tabel berikut :
90
Tabel 5. 4 Kecepatan piston Beban dalam %
Diameter Piston mm
Lubang Masuk mm
0
25
4
580
530
450
380
300
35
7
980
885
785
690
600
50
7
480
440
400
360
320
70
7
230
215
200
180
150
70
9
530
470
425
380
310
100
7
120
110
90
80
60
100
9
260
230
205
180
130
140
9
130
120
110
90
70
140
12
300
260
230
200
170
200
9
65
60
55
50
40
200
12
145
130
120
105
85
200
19
330
300
280
250
215
250
19
240
220
185
165
115
20
40
60
80
Kecepatan Piston dalam mm/detik
5.3.4 Langkah Piston Langkah silinder pneumatik tidak boleh lebih dari 2m, sedangkan untuk silinder rodless jangan lebih dari 10m. Akibat langkah yang panjang, tekanan mekanik batang piston dan bantalan menjadi terlalu besar. Untuk menghindari bahaya tekanan, diameter batang piston pada langkah yang panjang harus sedikit lebih besar.
D. Aktivitas Pembelajaran Menganalisis Aktuator Linier dengan jalan: 1. Memahami bahan ajar/modul, 2. Melihat video tentang aktuator linier, 3. Menggambar rangkaian aktuator linier dengan fluid SIM P 4. Merangkai rangkaian aktuator linier dengan relai atau PLC.
91
Memahami Macam-macam Aktuator Linier
Silinder kerja tunggal Silinder kerja ganda Silinder multiposisi Gripper pneumatik Rodless cylinder
Menganalisis Aktuator linier
Prinsip kerja aktuator linier Karakteristik silinder Rangkaian dengan fluid SIM P Merangkai dengan kontrol relai/PLC
E. Latihan/Soal/Tugas 1.
Apa yang terjadi jika tombol ditekan dan pada saat dilepas dari rangkaian silinder kerja tunggal? Mengapa demikian?
2.
Apa yang terjadi jika kedua tombol ditekan bersamaan, tekanan sumber 6 bar? Mengapa demikian?
3.
Silinder kerja tunggal dipergunakan untuk mendorong benda 1000N dengan tekanan kerja 6 bar. Dengan efisiensi 88%, berapa diameter (Ø) silinder kerja tunggal ?
92
4.
Silinder kerja ganda mempunyai Ø 40 mm, panjang langkah 300 mm dan bekerja pada tekanan 6 bar. Udara yang dibutuhkan silinder kerja ganda untuk gerakan maju dan mundur 6 kali permenit adalah …..
F. Rangkuman 1. Aktuator linier terdiri dari silinder kerja tunggal dan silinder kerja ganda. Silinder kerja tunggal mempunyai seal piston tunggal yang dipasang pada sisi suplai udara bertekanan. Pembuangan udara pada sisi batang piston silinder dikeluarkan ke atmosfir melalui saluran pembuangan. Konstruksi silinder kerja ganda adalah sama dengan silinder kerja tunggal, tetapi tidak mempunyai pegas pengembali. Silinder kerja ganda mempunyai dua saluran (saluran masukan dan saluran pembuangan). Silinder terdiri dari tabung silinder dan penutupnya, piston dengan seal, batang piston, bantalan, ring pengikis dan bagian penyambungan. 2. Gaya silinder kerja ganda arah maju lebih besar dari pada gaya silinder mundur. 3. Gaya maju dan mundur silinder kerja tunggal maupun silinder kerja ganda secara teori dapat dihitung dengan persamaan dasar F = A. p. 4. Kebutuhan udara silinder kerja ganda dalam liter permenit tergantung dari diameter, panjang langkah dan tekanan silinder serta banyaknya gerakan maju mundur permenit.
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1. Setelah anda menyelesaikan jawaban dari latihan dan membandingkan dengan kunci jawaban, maka jika jawaban anda sudah benar dapat melanjutkan ke modul berikutnya tetapi jika jawaban anda masih banyak yang salah maka dianjurkan untuk mengulang mempelajari modul ini. 2. Apa yang anda temui dari mempelajari materi kegiatan pembelajaran ini? Berilah komentar, masukan dan tindak lanjuti modul ini!
93
94
KEGIATAN PEMBELAJARAN 6:AKTUATOR PNEUMATIK PUTAR A. Tujuan Setelah pelatihan selesai peserta diklat dapat: 1. menjelaskan prinsip kerja silinder putar. 2. mengoperasikan silinder putar.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Menemukan prosedur penggunaan sensor dan aktuator (elektrik, pneumatik, hidrolik) serta komunikasi data dan interface. 2. Menemukan kesalahan secara sistematis prosedur penyambungan komponen dan sistem mekatronika.
C. Uraian Materi 6.1 Motor pneumatik Motor pneumatik adalah aktuator yang menghasilkan gerak putar secara terus menerus dengan menggunakan udara bertekanan. Dibandingkan dengan motor listrik, motor pneumatik mempunyai keuntungan yaitu : karena motor pneumatik tidak memerlukan daya listrik, maka motor pneumatik dapat digunakan pada udara yang volatile. Motor pneumatik mempunyai kepadatan daya yang tinggi sehingga motor pneumatik yang lebih kecil dapat memberikan daya yang sama dengan motor listrik.
Tidak seperti motor listrik, kebanyakan motor pneumatik dapat beroperasi tanpa memerlukan bantuan pengatur kecepatan.
Beban lebih yang melampaui torsi tidak menyebabkan kerugian pada motor pneumatik. Pada motor listrik, beban lebih dapat menjatuhkan pengaman listrik, sehingga operator harus meresetnya sebelum menjalankan kembali. Kecepatan motor pneumatik dapat diatur melalui katup kontrol aliran satu arah daripada pengatur kecepatan elektronik yang rumit dan mahal pada motor listrik.
95
Torsi motor pneumatik dapat diubah-ubah secara mudah melalui pengaturan tekanan. Motor pneumatik tidak memerlukan starter magnetik, pengaman beban lebih atau komponen penunjang lain yang diperlukan oleh motor listrik. Motor pneumatik membangkitkan panas lebih kecil daripada motor listrik. Selain itu, motor listrik mempunyai beberapa keunggulan daripada motor pneumatik : Jika tidak ada sumber udara bertekanan yang baik sekali dalam pemakaian, biaya motor pneumatik beserta peralatan penunjangnya (kompresor, kontrol, filter, katup dsb) akan melebihi biaya motor listrik beserta peralatan penunjangnya. Motor pneumatik mengkonsumsi udara bertekanan yang relatif mahal sehingga biaya pengoperasian nya akan memungkinkan lebih besar daripada biaya pengoperasian motor listrik. Meskipun kontrol kecepatan elektronik mahal, tetapi ia mengontrol kecepatan yang lebih akurat (dengan toleransi ± 1% dari kecepatan yang diinginkan). Motor pneumatik beroperasi langsung dari pembangkit sistem udara maka rentan terhadap perubahan kecepatan dan torsi jika aliran dan tekanan turun- naik. Ada bermacam-macam jenis motor pneumatik tergantung desainnya yaitu rotary vane, axial piston, radial piston, gerotor, turbine, V-type, and diaphragm. Rotary vane, axial- and radial-piston, and gerotor air motors banyak digunakan untuk aplikasi industri. Motor-motor desain tersebut beroperasi dengan efisiensi tinggi dan berumur panjang bila menggunakan udara bertekanan yang berpelumas. Motor tipe khusus disediakan untuk aplikasi dimana udara berpelumas ternyata tidak disukai. Motor turbin digunakan untuk kecepatan tinggi tetapi torsi startnya rendah.
96
Gambar 6. 1 Motor pneu jenis axial piston
Gambar 6. 2 Motor pneu jenis vane piston
Karakteristik motor pneumatik sebagai berikut:
Pengaturan kecepatan dan torsi putar yang halus,
Ukuran motor kecil dan ringan,
Aman terhadap pembebanan lebih,Tidak peka terhadap debu, air, panas, dingin,
Aman terhadap ledakan,
Biaya pemeliharaannya ringan,
Arah putaran mudah dikendalikan,
Daerah kecepatan yang dapat diatur lebar.
6.2 Aktuator Putar 6.2.1 Aktuator Berayun Aktuator berayun adalah aktuator yang bergerak dari 0o sampai 270o. Konstruksi aktutor putar seperti pada gambar 6.3 dan bendanya seperti pada gambar 6.4.
Gambar 6. 3 Konstruksi aktuator putar dan
Gambar 6. 4 Aktuator putar
simbolnya
97
Udara bertekanan menggerakkan baling-baling. Gerakan baling-baling dikirim langsung ke poros penggerak. Sudut ayunan antara
0o sampai
270o. Torsi yang dihasilkanantara 0,5 Nm sampai 20 Nm pada tekanan kerja 6 bar, tergantung ukuran baling-baling. 6.2.2 Silinder Putar Silinder putar adalah aktuator yang menghasilkan gerakan berputar dari 0o sampai 360o yang berasal dari gerakan lurus. Konstruksi silinder putar seperti pada gambar 6.5 dan bendanya pada gambar 6.6. Batang piston mempunyai profil bergigi. Profil bergigi ini menggerakkan roda gigi. Gerakan linear piston diubah menjadi gerakan putar dari roda gigi dengan sudut putaran dari 0o sampai 360o. Torsi yang dihasilkan mulai 0,5 Nm sampai 150 Nm pada tekanan kerja 6 bar, tergantung diameter piston.
Gambar 6. 5 Konstruksi silinder putar
Gambar 6. 6 Silinder putar
Untuk pemakaian gripper atau suction cup, sumber udara dapat dialirkan melalui batang piston yang berlubang, seperti terlihat pada gambar 6.7.
Gambar 6. 7 Silinder putar yang berlubang
98
6.3
Aplikasi Silinder Putar Gambar 6.8 adalah silinder putar dipakai untuk memutar posisi benda kerja.
Gambar 6. 8 Aplikasi silinder putar untuk membalik arah benda kerja
D. Aktivitas Pembelajaran Menganalisis Aktuator Putar dengan jalan: 1. Memahami bahan ajar/modul, 2. Melihat video tentang aktuator putar, 3. Menggambar rangkaian silinder putar dengan fluid SIM P 4. Merangkai rangkaian silinder putar dengan relai atau PLC.
Memahami Macam-macam Aktuator Putar
Menganalisis Aktuator Putar
Motor pneumatik Silinder berayun Silinder putar
Prinsip kerja aktuator putar Rangkaian dengan fluid SIM Merangkai dengan kontrol relai/PLC
E. Latihan/Soal/Tugas 1. Bagaimana agar silinder putar
2. Bagaimana agar silinder putar
dapat berputar dan berhenti di
dapat berputar dan berhenti di
posisi manapun?
posisi kiri dan kanan?
99
3.
Buat rangkaian kontrolnya agar silinder dapat bekerja seperti pada soal 1 dan 2.
F. Rangkuman 1. Aktuator putar terdiri dari motor pneumatik, aktuator berayun dan silinder putar. Motor pneumatik adalah aktuator yang menghasilkan gerak putar secara terus menerus dengan menggunakan udara bertekanan. o
Aktuator
o
berayun adalah aktuator yang bergerak dari 0 sampai 270 . Silinder putar adalah aktuator yang menghasilkan gerakan berputar dari 0o sampai 360o yang berasal dari gerakan lurus. 2. Rangkaian aktuator putar dapat dilakukan dengan menggunakan katup kontrol arah 5/2 atau katup kontrol arah 5/3.
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1. Setelah anda menyelesaikan jawaban dari latihan dan membandingkan dengan kunci jawaban, maka jika jawaban anda sudah benar dapat melanjutkan ke modul berikutnya tetapi jika jawaban anda masih banyak yang salah maka dianjurkan untuk mengulang mempelajari modul ini. 2. Apa yang anda temui dari mempelajari materi kegiatan pembelajaran ini? Berilah komentar, masukan dan tindak lanjuti modul ini!
100
KEGIATAN PEMBELAJARAN 7: AKTUATOR VAKUM A. Tujuan Setelah pelatihan selesai peserta diklat dapat: 1. menyebutkan bagian-bagian aktuator vakum. 2. menjelaskan prinsip kerja aktuator vakum. 3. mengoperasikan aktuator vakum.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Menemukan prosedur penggunaan sensor dan aktuator (elektrik, pneu-matik, hidrolik) serta komunikasi data dan interface. 2. Menemukan kesalahan secara sistematis prosedur penyambungan komponen dan sistem mekatronika.
C. Uraian Materi 7.1 Teori Tentang Vakum 7.1.1 Apa itu tekanan? Menurut DIN 1314, tekanan p didefinisikan sebagai hasil bagi gaya normal pada permukaan dan penampang dari permukaan ini (gaya berhubungan dengan permukaan). Satuan tekanan hukum adalah Pascal (Pa):
p
FN A
1Pa = 1 N/m2, Satuan lain adalah bar. 1 bar
= 1000mbar = 105 Pa = 100.000 Pa
1 bar
= 100 kPa
0,1 bar =
10 kPa
7.1.2 Apa itu vakum? Definisi menurut DIN 28 400, Bagian 1:
101
"Vakum adalah keadaan gas, yang jumlah kepadatan partikelnya kurang dari atmosfer di permukaan bumi. Keadaan gas dapat digambarkan sebagai ruang hampa, jika tekanannya kurang dari tekanan atmosfer". 7.1.3 Ideal vacuum Vakum yang ideal dalam arti teknologi vakum adalah keadaan dalam ruang, di mana kepadatan jumlah partikel gas sama dengan 0 (nol). Keadaan ini sebelumnya dikenal sebagai "vakum mutlak". 7.1.4 Temperatur dan Tekanan Standar Dalam DIN 28 400, Bagian 1, dengan mengacu pada DIN 1343, suhu dan tekanan standar didefinisikan sebagai keadaan padat, cairan atau zat gas ditentukan oleh suhu dan tekanan standar. Temperatur Standar :
Tekanan Standar:
Tn = 273,15 K atau tn =
pn = 101.325 Pa = 1,01325 bar terkait dengan permukaan laut
0 °C
Satuan standar dalam teknologi vakum adalah "milibar" (mbar).
Namun, di bidang ilmu pengetahuan, Pascal (Pa) juga digunakan.
Dalam bidang teknologi, yang datang dalam lingkup vakum kasar, 'bar' digunakan dengan awalan negatif untuk menunjukkan vakum dicapai atau istilah % vakum. (dimana 0% vakum didefinisikan oleh tekanan udara alami) Meters above sea level
100000
10000
1000
100
0
200
400
600
800
1000
1200
Pamb in mbar absolute
Gambar 7. 1 tekanan atmosfer pada berbagai ketinggian di atas permukaan laut
102
Tekanan atmosfer pamb menurun dengan meningkatnya ketinggian di atas permukaan laut. Dari diagram dapat dilihat bahwa pada ketinggian 100.000m, pamb adalah kira-kira sama dengan 0. Di puncak Gunung Everest (8.848 m) tekanan atmosfer adalah sekitar 330 mbar.
Karena
tekanan atmosfer merupakan gaya operasi dalam teknologi vakum, gaya ini berubah sesuai dengan tekanannya. Sampai ketinggian sekitar 2000m, tekanan berkurang sekitar 1% per 100 altimeter. Ini berarti bahwa peralatan angkat dirancang untuk digunakan di permukaan laut hanya akan mampu mengangkat beban berkurang pada ketinggian 1000 m. Contoh: Sebuah peralatan angkat menggunakan suction cup mampu mengangkat beban 200 kg di permukaan laut. Berapa alat itu mampu mengangkat beban pada ketinggian 1000 m? 1000m m 200kg 100% 100 m/ 1 %
m 200kg 90 % 180kg
7.1.5 Rentang Tekanan Vakum Teknologi handling terutama beroperasi di kisaran vakum kasar dari 1.000 1mbar, terkait dengan Pabs, atau juga: 0 bar sampai -1 bar vakum. p (Pa)
10
2
1
-1
10
-5
10
-8
10
10 RV Rough vacuum FV Fine vacuum
p (mbar)
5
10
10
3
-3
MHV Medium-high vacuum 10
UHV Ultra high vacuum
10
-11
10
-14
10
-7
-10
-13
10
-16
10
Gambar 7. 2 Rentang vakum
103
Rentang yang tersisa sebagai aturan ditugaskan untuk aplikasi khusus dan proses, seperti pembuatan lapisan tipis (lapisan uap, sputtering), teknologi ruang angkasa, simulasi kondisi dalam ruang, teknologi semikonduktor (kristal tumbuh), pembuatan tabung elektronik, lampu neon, dalam kimia, aplikasi laboratorium, pengeringan vakum, penguapan, pengeringan beku makanan, metalurgi vakum, dll. Menurut DIN 28 4000, Bagian 1, unit standar untuk menentukan ruang hampa adalah mbar nilai absolut. Dalam teknologi handling, "-kPa" atau "bar" telah menjadi satuan yang digunakan dalam praktek sehari-hari. Misalnya, jika tekanan vakum -60 kPa atau -0,6 bar pada suction cup, maka nilai ini sesuai dengan 6 N/cm2 gaya retensi di pe=0 (terkait dengan permukaan
laut).
Dalam
teknologi
handling,
tidak
umum
berlatih
menggunakan tekanan absolut untuk perhitungan. Diagram di bawah ini menggambarkan kebutuhan energi dengan peningkatan tekanan negatif. Seperti yang anda lihat, kebutuhan energi meningkat drastis selama 90% vakum. Ini adalah alasan mengapa tingkat vakum harus selalu bertujuan untuk di bawah nilai ini. 100 90 80
Vacuum (%)
70 60 50 40 30 20 10 0
1
10
10
2
10
3
10
Factor for energy consumption
Gambar 7. 3 Kebutuhan energi
104
4
10
5
7.2 Pengertian Vacuum Suction Cup Vacuum suction cup adalah aktuator yang menghasilkan udara vakum yang dipakai untuk mengangkat suatu benda. Vacuum suction cup terdiri dari vacuum suction nozzle dan sucker (penghisap). Penghisap dapat digunakan pada sambungan vacuum suction cup untuk menghisap benda kerja. Vacuum suction nozzle membangkitkan tekanan vakum berdasarkan pada prinsip semprotan. Udara bertekanan mengalir dari lubang 1 ke lubang 3, membangkitkan udara vakum pada sambungan 1v. Penghisap disambungkan ke 1v. Bila aliran udara bertekanan pada sambungan 1 dihentikan maka hisapan pada 1v berhenti. Gambar 7.4 adalah vacuum suction cup. 1
3
1 v
Gambar 7. 4 Vacuum suction cup
7.3 Vacuum Suction Cup ”Vacuum Suction Cup” digunakan untuk mengambil benda kerja yang besar (seperti paket), benda yang lunak (seperti lembaran tipis) atau benda dengan permukaan yang sangat peka (seperti lensa optik). Gambar 7.5 menjelaskan prinsip kerja pembangkit vakum menggunakan ejektor. Udara bertekanan mengalir melalui ”jet nozzle” yang menghasilkan udara bertekanan dengan kecepatan tinggi. Bagian yang berdekatan dengan ”jet nozzle” tekanannya lebih rendah daripada tekanan ruang. Hasilnya udara dihisap dari sambungan U, penyebabnya pada bagian vakum disini.
”Vacuum Suction Cup” disambungkan pada sambungan U
ini.
105
Gambar 7. 5 Cara kerja pembangkit vakum elektropneumatik a)
prinsip ejector,
b) cara hisap,
c) cara melepas
7.4 Generator Vakum Cara kerja pembangkit vakum berdasarkan prinsip ejektor yang dijelaskan pada gambar 7.5b dan 7.5c. Gambar 7.5b menjelaskan cara hisap. Katup 2/2 solenoid 1 membuka. Udara bertekanan mengalir masuk lubang 1 melalui ”jet nozzle” ke silincer 3. Hasilnya bagian vakum dibangkitkan pada lubang hisap 2 dan benda kerja terambil. Gambar 7.5c menjelaskan prinsip lepas. Katup 2/2 solenoid 2 membuka. Udara bertekanan mengalir masuk lubang 1 langsung ke lubang hisap 2. Benda kerja yang tadinya terangkat oleh vakum dengan cepat didorong dari lubang hisap 2 melalui tekanan dari lubang 1 ke lubang 2.
7.5 Aplikasi Vakum Gambar berikut adalah suction cup dipakai untuk memegang benda kerja dengan media tekanan vakum.
106
Gambar 7. 6 Contoh aplikasi vakum pada kendaraan pemindah benda
D. Aktivitas Pembelajaran Menganalisis Aktuator Vakum dengan jalan: 1. Memahami bahan ajar/modul, 2. Melihat video tentang aktuator vakum, 3. Menggambar rangkaian vakum dengan fluid SIM P 4. Merangkai rangkaian vakum dengan relai atau PLC. Memahami Teori Tentang Tekanan
Pengertian tekanan vakum Tekanan pada ketinggian tertentu Kisaran vakum
Vakum
Menganalisis Aktuator Vakum
Pengertian vakum suction cup Pembangkit tekanan vakum Rangkaian dengan fluid SIM Merangkai dengan kontrol relai/PLC
E. Latihan/Soal/Tugas 1. Perhatikan gambar rangkaian dengan aktuator vakum sebagai berikut:
107
a.
Apa fungsi komponen-komponen tersebut?
b.
Apa yang terjadi jika tegangan listrik pada 1M1 hilang saat benda masih terhisap oleh suction cup ?
c.
Buat rangkaian kelistrikan agar benda terhisap jika tombol 1S1 ditekan sesaat dan benda akan lepas jika tombol 1S2 ditekan sesaat.
F. Rangkuman 1. Tekanan (p) didefinisikan sebagai hasil bagi gaya normal (F) pada permukaan dan penampang dari permukaan (A) ini (gaya berhubungan dengan permukaan). Satuan tekanan adalah Pascal (Pa), psi, bar. 2. Vakum adalah keadaan gas, yang jumlah kepadatan partikelnya kurang dari atmosfer di permukaan bumi. Keadaan gas dapat digambarkan sebagai ruang hampa, jika tekanannya kurang dari tekanan atmosfer. 3. Vacuum suction cup adalah aktuator yang menghasilkan udara vakum yang dipakai untuk mengangkat suatu benda. Vacuum suction cup terdiri dari vacuum suction nozzle dan sucker (penghisap). Penghisap dapat digunakan pada sambungan
vacuum suction cup untuk menghisap benda kerja.
Peralatan yang digunakan untuk membangkitkan vakum adalah Vacuum Generator. 4. Aktuator vakum banyak digunakan untuk mengangkat beban dengan cara dihisap.
108
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1.
Setelah anda menyelesaikan jawaban dari latihan dan membandingkan dengan kunci jawaban, maka jika jawaban anda sudah benar dapat melanjutkan ke modul berikutnya tetapi jika jawaban anda masih banyak yang salah maka dianjurkan untuk mengulang mempelajari
modul ini. 2.
Apa yang anda temui dari mempelajari materi kegiatan pembe-lajaran ini? Berilah komentar, masukan dan tindak lanjuti modul ini!
…………………………………………………………………………………
109
110
KEGIATAN PEMBELAJARAN 8: MOTOR ARUS SEARAH A. Tujuan Setelah pelatihan selesai peserta diklat dapat: 1. menjelaskan pengoperasian motor arus searah 2. mengidentifikasi jenis motor arus searah melalui kumparannya 3. mengidentifikasi informasi pada papan nama motor arus searah 4. menggunakan
motor
arus
searah
untuk
menggerakkan
peralatan
mekatronika.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Menemukan prosedur penggunaan sensor dan aktuator (elektrik, pneu-matik, hidrolik) serta komunikasi data dan interface.
C. Uraian Materi 8.1 Pengertian Motor elektrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor elektrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu. Motor arus searah adalah motor elektrik yang menggunakan sumber arus searah sebagai sumber energinya. Motor arus searah (Direct Current disingkat DC) telah banyak digunakan dalam industri bertahun-tahun. Motor DC dapat digunakan untuk penggerak konveyor, lift, extruder, kertas, plastik, karet, baja dan aplikasi tekstil serta beberapa pemakaian lainnya.
8.2 Konstruksi Motor DC dibuat dari beberapa komponen utama yang terdiri dari rangka, poros, bearing, kumparan medan utama (stator), armatur (rotor), komutator dan sikat. Dari beberapa komponen tersebut yang terpenting adalah komponen elektrik yang terdiri dari kumparan medan utama yang dikenal dengan nama stator, kumparan putar yang dikenal dengan nama armature.
111
Dari dua komponen tersebut akan membantu untuk mengetahui fungsi dari motor DC.
Gambar 8. 1 Konstruksi motor DC
8.2.1 Konstruksi Dasar Hubungan komponen elektrik motor DC dijelaskan seperti pada gambar 8.2. Kumparan medan dipasang pada potongan kutub untuk menghasilkan magnet listrik. Pada motor DC ukuran kecil, medan magnet dapat dihasilkan dari magnet tetap (permanen). Tetapi untuk motor DC yang besar, medan yang dihasilkan berasal dari medan magnet listrik. Kumparan medan dan potongan kutub dibaut jadi satu dengan rangka motor. Armatur dimasukkan di antara kumparan medan. Armatur disandarkan pada bearing dan tutup (tidak terlihat pada gambar 8.2). Sikat arang dipasang menempel pada komutator.
Gambar 8. 2 Bagian-bagian motor DC
112
8.2.2 Armatur Armatur berputar diantara kutub-kutub kumparan medan. Armatur dibuat dari poros, inti besi, kumparan armatur dan komutator. Kumparan armatur biasanya berbentuk belitan dan dan ditempatkan dalam alur-alur inti besi.
Gambar 8. 3 Armatur motor DC
8.2.3 Sikat-Sikat Sikat-sikat yang menempel pada komutator diperlukan untuk mensuplai tegangan ke motor DC. Motor DC mempunyai mekanik yang rumit yang menyebabkan permasalahan padanya yang merugikan lingkungan tertentu. Kotoran pada komutator dapat menghalangi tegangan suplai yang menuju armature. Perawatan tertentu diperlukan jika menggunakan motor DC di industri tertentu. Karat dapat menyebabkan kerusakan komutator. Di samping itu, aksi sikat karbon melawan komutator menyebabkan bunga api yang dapat menimbulkan bahaya kebakaran.
Gambar 8. 4 Sikat pada komutator motor DC
8.3 Prinsip Kerja Motor DC 8.3.1 Medan Magnet Pada motor DC kecil, magnet permanen dapat digunakan sebagai stator, tetapi untuk motor DC besar statornya menggunakan magnet listrik. Jika
113
tegangan dihubungkan ke kumparan stator akan terbangkitkan medan magnet dengan kutub utara dan selatan. Hasil medan magnet ini statis (tidak berputar). Untuk penjelasan sederhana akan dipresentasikan oleh magnet tetap dengan ilustrasi gambar 8.5.
Gambar 8. 5 Prinsip kerja motor DC
Motor DC berputar sebagai hasil interaksi dua medan magnet yang berinteraksi satu sama lain. Medan magnet pertama adalah medan utama yang dihasilkan oleh kumparan stator. Medan magnet kedua adalah medan yang ada pada armature. Jika arus listrik mengalir melalui penghantar maka medan magnet dibangkitkan disekeliling penghantar. Gambar 8.6 menunjukkan kedua medan magnet tersebut.
Gambar 8. 6 Medan magnet pada motor DC
8.3.2 Aturan Tangan Kanan Pada Motor Jika ibu jari, jari telunjuk dan jari tengah ditempatkan sedemikian rupa seperti terlihat pada ilustrasi gambar 8.7 menjelaskan bahwa jari telunjuk menunjukkan
114
arah
fluks
medan
magnet
utama
dan
jari
tengah
menunjukkan arah arus elektron pada hantaran maka ibu jari menunjukkan arah gerak hantaran. Pada gambar 8.7 menunjukkan bahwa hantaran sebelah kiri bergerak ke atas dan hantaran sebelah kanan bergerak ke bawah. Keduanya menghasikan motor berputar searah jarum jam. Gaya yang dihasilkan berbanding lurus dengan kuat medan utama dan arus yang mengalir pada hantaran.
Gambar 8. 7 Aturan tangan kanan
8.3.3 Gaya Gerak Listrik Lawan Jika hantaran memotong garis gaya medan magnet maka akan timbul tegangan induksi pada hantaran tersebut. Pada armatur akan memotong
motor DC hantaran
garis gaya medan magnet utama. Tegangan
induksi pada hantaran armatur selalu berlawanan dengan tegangan sumber. Karena tegangan induksi pada hantaran armatur berlawanan dengan tegangan sumber maka dinamakan gaya gerak listrik lawan (ggl lawan).
Gambar 8. 8 Gaya gerak listrik lawan
Ggl lawan mengurangi tegangan sumber pada armatur. Besar ggl lawan tergantung dari banyak factor seperti jumlah lilitan pada kumparan, kepadatan fluks dan kecepatan memotong garis gaya fluks.
115
8.3.4 Medan Armatur Armatur terbuat dari banyak kumparan dan hantaran. Medan magnet hantaran menggabung dan membentuk medan magnet total dengan kutub utara dan selatan. Kutub selatan armatur ditarik oleh kutub utara medan magnet utama. Daya tarik ini menggunakan torsi yang kontinyu pada armatur. Oleh karena itu armatur bergerak kontinyu, medan total tampaknya tetap.
Gambar 8. 9 Medan magnet pada armatur
8.3.5 Komutasi Pada gambar 8.10 memperlihatkan motor DC dengan satu hantaran pada armaturnya. Setengah hantaran telah dibelah dengan warna hitam dan setengah lainnya dengan warna putih. Hantaran tersebut disambung ke cincin komutator yang dibelah dua. Pada gambar 8.10 position 1, setengah hantaran warna hitam terhubung dengan sisi negatip tegangan sumber. Arus elektron mengalir masuk dari komutator ke setengah hantaran warna hitam dan mengalir ke arah setengah hantaran warna putih kembali ke sisi positip tegangan sumber. Pada gambar 8.10 position 2, hantaran telah berputar 90o. Pada posisi ini setengah hantaran warna hitam berada di atas. Hantaran ini tidak memotong garis gaya medan magnet utama, oleh karena itu tidak ada tegangan induksi pada hantaran ini. Hanya tegangan dari sumber saja. Kumparan hantaran dihubung singkat oleh sikat yang saling berdekatan. Setelah ini terjadi pembalikan arus yaitu komutator hitam terhubung dengan tegangan positip dan komutator putih terhubung dengan tegangan
116
negatip. Hantaran melanjutkan putaran dari position 2 ke position 3 seperti terlihat pada gambar 8.10 position 3. Sekarang arus elektron mengalir dari komutator putih ke arah komutator hitam. Arus telah terbalik arahnya pada hantaran. Peristiwa ini dikenal dengan komutasi.
Gambar 8. 10 Motor DC dengan satu hantaran armatur
8.4 Macam - Macam Motor DC Medan magnet utama dapat dibuat dari magnet permanen atau magnet listrik dengan sambungan seri, paralel atau kompon. Jenis motor DC tergantung dari jenis magnet yang dipakai dan sambungan kumparan magnet. 8.4.1 Motor DC Magnet Permanen Motor
DC
magnet
permanen
menggunakan
magnet
tetap
untuk
membangkitkan fluks medan. Motor DC magnet permanen mempunyai kemampuan torsi start yang baik sekali dengan pengaturan kecepatan yang baik pula. Kekurangan
motor
keterbatasan dihubungkan
ini
adalah
beban padanya.
yang Motor
ini
dapat ditemukan pada pemakaian motor
dengan
HP
(daya
kuda)
rendah. Kekurangan lainnya adalah Gambar 8. 11 motor DC magnet permanen
torsinya dibatasi sampai 150% dari torsi
rata-rata
untuk
mencegah
demagnetization dari magnet tetap.
117
8.4.2 Motor DC Seri Pada motor DC seri, kumparan medan disambung seri dengan armatur. Kumparan medan terbuat dari sedikit lilitan dengan penampang kawat yang besar karena akan membawa arus armatur beban penuh. Karakteristik
motor
seri
adalah
kemampuan torsi start yang besar, biarpun
kecepatannya
bervariasi
sangat lebar antara beban nol dan beban penuh. Motor seri tidak dapat digunakan untuk pemakaian beban Gambar 8. 12 motor DC seri
dengan kecepatan konstan. Motor seri dengan beban kosong meningkatkan kecepatan
sehingga
dapat
menyebabkan kerusakan pada motor. Motor seri harus selalu terhubung dengan beban. Motor seri biasanya tidak cocok digunakan untuk pemakaian penggerak dengan kecepatan yang bervariasi. 8.4.3 Motor DC Shunt Pada motor DC shunt, kumparan medan disambung paralel (shunt) dengan kumparan armatur. Motor shunt menawarkan pengaturan kecepatan yang baik. Kumparan medan dapat disambung terpisah dengan sumber tegangan tersendiri atau disambung paralel dengan tegangan sumber yang sama dengan tegangan armatur. Keuntungan penguatan shunt terpisah adalah kemampuan menghasilkan kecepatan yang bervariasi dengan memberikan pengaturan bebas pada armatur dan medan. Motor shunt memberikan pengaturan yang sederhana untuk pembalikan putaran. Terutama bermanfaat bagi regenerative drive.
118
Gambar 8. 13 motor DC shunt
8.4.4 Motor DC Kompon Motor
DC
kompon
mempunyai
medan
tersambung seri dan penguatan terpisah pada
kumparan
shuntnya.
Medan
seri
menghasilkan torsi start yang lebih baik dan medan Gambar 8. 14 Motor DC
shunt
memberikan
pengaturan
kecepatan yang lebih baik.
kompon
8.4.5 Kurva Kecepatan/Torsi Kurva gambar
8.15 membandingkan
karakteristik kecepatan/torsi motor DC. Pada titik keseimbangan torsi yang dihasilkan motor dc sama untuk torsi yang dibutuhkan memutar beban pada kecepatan konstan. rendah Gambar 8. 15 Kurva karakteristik kecepatan/torsi motor DC
misalnya
Pada kecepatan ketika
beban
ditambahkan, torsi motor lebih tinggi daripada torsi beban dan motor akan mempercepat
kembali
ke
titik
keseimbangan. Pada kecepatan diatas titik keseimbangan misalnya ketika beban diambil, torsi penggerak motor lebih rendah daripada torsi beban dan motor akan memperlambat kembali sampai ke titik keseimbangan.
119
8.5 Papan Nama Motor DC Papan nama (name plate) motor DC memberikan informasi yang sangat penting untuk mengaplikasikan motor DC dengan kontrolernya. Berikut ini yang ditunjukkan papan nama motor DC secara umum :
Nama pabrik pembuatnya dan jenis framenya
Daya kuda (HP) pada kecepatan nominal
Temperatur ruang maksimum
Klas isolasi
Kecepatan nominal pada beban nominal
Tegangan armatur nominal
Tegangan medan nominal
Arus beban nominal armatur
Jenis kumparan (shunt, seri, kompon, magnet permanen)
Tutup
Gambar 8. 16 Papan nama motor DC
8.6 Hubungan Kecepatan/Torsi Motor DC Shunt/Penguat Terpisah 8.6.1 Persamaan Motor DC Pada penggerak DC, tegangan motor (Va) ke rangkaian armatur diterima dari sumber tegangan DC yang dapat diatur. Tegangan yang diberikan ke rangkaian medan (Vf) diambilkan dari sumber terpisah. Armatur motor DC mempunyai tahanan (Ra). Jika tegangan dihubungkan ke armatur (Va) maka mengalirlah arus armatur (Ia). Arus yang mengalir ke hantaran armatur membangkitkan medan magnet. Medan magnet ini berinteraksi dengan medan shunt (Ф) dan menghasilkan putaran.
120
Gambar 8.17 Rangkaian motor DC shunt
8.6.2 Tegangan Armatur Persamaan tegangan armatur akan digunakan untuk mendemonstrasikan prinsip kerja motor DC. Variasi persamaan ini dapat digunakan untuk mendemonstrasikan bagaimana tegangan armatur, ggl lawan, torsi dan kecepatan motor berinteraksi. Va = (Kt·Φ·n) + (Ia·Ra) dengan Va = tegangan armatur Kt = konstanta desain motor Φ = fluks medan shunt n
= kecepatan armatur
Ia = arus armatur Ra = tahanan armatur 8.6.3 GGL Lawan Pada bab sebelumnya telah dijelaskan bahwa putaran armatur dalam medan shunt membangkitkan tegangan induksi yang dikenal dengan ggl lawan (Ea) yang berlawanan dengan tegangan armatur (Va). Ggl lawan ini besarnya tergantung dari kecepatan armatur (n) dan kuat medan shunt (Ф). Naiknya kecepatan armatur (n) atau naiknya kuat medan shunt (Ф) akan menyebabkan naiknya ggl lawan (Ea). Ea = Kt·Φ·n
atau
Ea = Va - (Ia · Ra)
121
8.6.4 Kecepatan Motor Hubungan antara Va dan kecepatan (n) adalah berbanding lurus sepanjang fluks (Ф) konstan. Sebagai contoh kecepatan akan mencapai 50% dari kecepatan dasar jika tegangan yang diberikan Va sebesar 50%nya.
D. Aktivitas Pembelajaran 1. Menganalisis Motor Arus Searah dengan jalan: Melihat video tentang motor arus searah. Memahami bahan ajar motor listrik arus searah. Menganalisis Konstruksi Motor DC
Bagian Utama Motor DC Fungsi komponen-komponen motor
Medan magnet Hukum Lorenz GGL Lawan Medan armatur Komutasi
Menganalisis macam-macam jenis Motor DC berdasarkan sambungan kumparan
Motor Motor Motor Motor Motor
Menganalisis Karakteristik Motor DC Shunt/Penguat Terpisah
Persamaan Motor DC Tegangan Armatur GGL lawan Kecepatan Motor Daya konstan, Torsi Konstan Kejenuhan Medan Magnet
Aplikasi Aplikasi Aplikasi Aplikasi
Menganalisis Prinsip Kerja Motor DC
Aplikasi Motor DC
122
DC DC DC DC DC
Magnet Permanen Penguat Terpisah Seri Shunt Kompon
di di di di
kapal industri tekstil mesin derek atau lift industri pertambangan
E. Latihan / Kasus / Tugas 1. Medan yang digunakan pada motor listrik DC lebih banyak berasal dari ….. a. magnet tetap 2.
b. magnet listrik
Jika ………………... mengalir pada penghantar, maka medan magnet listrik dibangkitkan di sekitar penghantar tersebut.
3. Tegangan induksi di dalam penghantar dari sebuah motor yang berlawanan dengan tegangan yang diberikan dikenal sebagai ………………………….. 4. Identifikasi jenis motor berikut.
5.
a.
c.
b.
d.
Salah satu cara untuk meningkatkan kecepatan motor adalah dengan jalan ……………………….. tegangan armatur. a. memperbesar
6.
b. mengurangi
Ggl lawan adalah nol ketika angker ……………………………..………… a. berputar pada kecepatan rendah b. berputar dengan kecepatan maksimum c. tidak berputar d. dipercepat putarannya
7.
Motor dc sambungan …………. biasanya digunakan sebagai penggerak DC.
8.
Tidak ada tambahan ……………….
dapat dikembangkan setelah medan
magnet jenuh.
F. Rangkuman 1.
Motor elektrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor elektrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga
123
seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu. Motor arus searah (DC) adalah motor elektrik yang menggunakan sumber arus searah sebagai sumber energinya. 2.
Jenis motor DC tergantung dari jenis magnet yang dipakai dan sambungan kumparan magnet. Dilihat dari sambungan kumparan medannya, ada beberapa jenis motor DC yaitu motor DC seri, shunt, kompon dan motor DC penguat terpisah.
3.
Kemampuan motor DC diinformasikan melalui papan nama (name plate) untuk mengaplikasikan motor DC dengan kontrolernya. Informasi tersebut adalah nama pabrik pembuatnya dan jenis framenya, daya kuda (HP) pada kecepatan nominal, temperatur ruang maksimum, klas isolasi, kecepatan nominal pada beban nominal, tegangan armatur nominal, tegangan medan nominal, arus beban nominal, jenis kumparan (shunt, seri, kompon, magnet permanen) dan tutup kerangkanya.
4. Motor DC digunakan untuk torsi konstan yaitu beban sama sepanjang daerah kecepatan, misalnya hoisting gear, konveyor; torsi berubah yaitu beban naik mengikuti kecepatannya, seperti pompa dan kipas angin dan HP konstan yaitu bebannya turun selama kecepatannya naik, seperti mesin potong putar.
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1. Setelah anda menyelesaikan jawaban dari latihan dan membandingkan dengan kunci jawaban, maka jika jawaban anda sudah benar dapat melanjutkan ke modul berikutnya tetapi jika jawaban anda masih banyak yang salah maka dianjurkan untuk mengulang mempelajari modul ini. 2. Apa yang anda temui dari mempelajari materi kegiatan pembelajaran ini? Berilah komentar, masukan dan tindak lanjuti modul ini!
124
KEGIATAN PEMBELAJARAN 9: MOTOR DC MAGNET PERMANEN A. Tujuan Setelah pelatihan selesai peserta diklat dapat:
1. membalik putaran motor dc magnet permanen 2. menggunakan motor dc magnet permanen untuk menggerakkan peralatan mekatronika.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Menemukan prosedur penggunaan sensor dan aktuator (elektrik, pneumatik, hidrolik) serta komunikasi data dan interface.
C. Uraian Materi 9.1 Pengertian Motor DC magnet permanen adalah motor elektrik yang menggunakan magnet permanen sebagai pembangkit medan magnetnya dan sumber arus searah untuk mengalirkan arus kumparan angkernya.
Sebuah rotor yang berupa kumparan listrik yang digulung dalam suatu inti besi yang dirangkai pada poros motor. Ujung kumparan dihubungkan dengan komutator mekanik. Sepasang sikat (brush) yang berfungsi mengalirkan tegangan listrik DC (+ dan -) dari sumber tegangan menuju kumparan listrik untuk menghasilkan medan elektromagnet pada kumparan listrik. Dua buah stator yang berupa magnet permanen dengan kutub yang berbeda, yaitu satu magnet berkutub selatan (S) dan satu magnet berkutub utara (N).
125
Gambar 9. 1 Motor DC magnet permanen
9.2 Konstruksi Motor DC magnet permanen mempunyai bagian-bagian utama seperti pada gambar 9.2.
Gambar 9. 2 Konstruksi motor DC magnet permanen
9.3 Prinsip Kerja Sebuah kumparan yang ujung-ujungnya disambungkan dengan komutator mekanik berada dalam medan magnit, dihubungkan dengan sumber tegangan searah, seperti pada gambar 9.3. Sesuai hukum Lorenz, maka pada kumparan akan timbul gaya.
126
Gambar 9. 3 Prinsip kerja motor searah (dc)
Besarnya gaya tergantung pada kekuatan medan magnet, intensitas arus dan panjang kawat dalam medan magnet. Motor DC menggunakan aksi gaya ini untuk menghasilkan putaran. Untuk tujuan ini, sebuah kumparan berada di antara dua kutub magnet (utara / suara) sehingga dapat memutar. Arus mengalir melalui dua bagian dari lingkaran konduksi dalam arah yang berlawanan (bagian atas dan bawah pada gambar 9.3). Ini berarti bahwa aksi gaya berlaku pada bagian atas dan bawah. Kutub utara dan selatan dibangkitkan akan tarik menarik (utara/selatan atau selatan/utara) atau tolak-menolak (selatan/selatan atau utara/utara) oleh kutub magnet permanen. Kedua gaya menghasilkan torsi yang membuat kumparan berputar. Komutator mekanik (konverter arus) membalikkan polaritas arus setelah maksimum dari setengah putaran dan proses berulang. Motor DC biasanya menghasilkan torsi rendah (Md1) dengan kecepatan tinggi (n1), gearbox sering ditempatkan di hulu sebagai komponen transmisi untuk mengurangi kecepatan keluaran (n2) dengan rasio transmisi i dan meningkatkan torsi keluaran (Md2) oleh faktor yang sama. Aturan berikut berlaku:
127
9.4 Pengoperasian Motor DC Motor DC mulai berputar ketika terhubung ke sumber listrik. Arah putaran tergantung pada polaritas tegangannya. Gambar 9.4 menunjukkan metode paling sederhana dalam menjalankan motor DC dengan membuka saklar (motor off) dan dengan menutup saklar (motor on).
Gambar 9. 4 Sambungan motor DC
Ketika motor elektrik perlu arus relatif tinggi, aktivasi terjadi melalui relai agar tidak membebani switch (sakelar). Gambar 9.5 menunjukkan diagram rangkaian yang sesuai.
Gambar 9. 5 Sambungan motor menggunakan relai
Untuk membalik putaran motor dengan jalan membalik arah arus listrik yang menuju kumparan motor. Membalik arah arus listrik dengan jalan membalik polaritas tegangan sumber ke motor. Gambar 9.6 menunjukkan cara membalik putaran motor DC magnet tetap. 128
Gambar 9. 6a Sambungan motor putar kiri Gambar 9.6b Sambungan motor putar kanan
Realisasinya untuk membalik putaran motor dengan memasang rangkaian pembalikan kutub, karena tidak mungkin atau praktis untuk mengubah kabel motor. Gambar 9.7 menunjukkan rangkaian pembalikan kutub.
Gambar 9. 7 Rangkaian pembalikan kutub
129
Berikut motor diaktifkan menggunakan dua relai. Relai K0 berfungsi untuk menghidupkan atau mematikan motor. Sementara K1 berfungsi untuk membalik arah arus listrik ke motor. Jika K1 tidak aktif maka motor akan berputar ke kiri, sedangkan jika K1 aktif maka motor akan berputar ke kanan. Berikut ini adalah Motor DC Magnet Permanan dan data teknisnya. Data Motor: No Load Speed : 10 … 20.000 rpm Torque
:
0 ……. 20 Nm
Gambar 9. 8 Motor DC Magnet Permanen
9.5 Pengaman Motor Motor elektrik harus diamankan terhadap beban yang berlebihan, karena besarnya arus motor tergantung dari beban yang terpasang pada porosnya. Jika beban motor meningkat maka arus motor naik. Arus motor yang berlebihan menyebabkan motor terbakar. Untuk mengatasi hal tersebut terutama saat start maka pada motor dipasang pengaman beban lebih. Gambar 9.9 adalah rangkaian pembatas arus start pada motor elektrik.
Gambar 9. 9 Gambar pembatas arus START
130
Desain:
Sebuah relai dan pembatas arus elektronik telah terintegrasi pada papan rangkaian. Papan rangkaian dapat dipasang pada pada rel C melaui sisi sebaliknya. Sambungan listrik dilakukan melalui terminal sekrup.
Fungsi:
Perangkat membatasi arus lonjakan (start) maksimum dari 2A pada saat switch diaktifkan. Selain itu, modul beroperasi dengan cara yang sama sebagai relai.
Modul pengaman tersebut hanya boleh digunakan untuk mengoperasikan motor DC yang mengkonsumsi arus maksimum 1A. Efek membatasi arus tidak boleh digunakan untuk membatasi arus kontinyu motor. Rangkaian gambar 9.10 menunjukkan sambungan perangkat pembatas arus start dengan motor DC.
Sakelar tidak aktif
Sakelar aktif
Gambar 9. 10 Rangkaian pembatas arus Start
131
D. Aktivitas Pembelajaran 1. Menganalisis Motor DC Magnet Permanen dengan jalan: Melihat video tentang motor dc Menggambar rangkaian motor dc dengan Fluid Sim P. 2. Mengoperasikan motor dc magnet permanen: Merangkai dengan pembatas arus motor, Membalik arah putaran motor melalui rangkaian pembalik kutub.
E. Latihan / Kasus / Tugas 1. Gambar kembali dengan fluid SIM P untuk gambar 9.5, 9.6, 9.7, 9.10. 2. Rancang rangkaian motor konveyor putar kanan-kiri dengan mengguna-kan pembatas arus start. Simulasikan dengan Fluid SIM P!
F. Rangkuman 1.
Motor DC Magnet Permanen adalah motor elektrik yang menggunakan magnet permanen sebagai pembangkit medan magnetnya dan sumber arus searah untuk mengalirkan arus kumparan angkernya.
2.
Membalik putaran motor dc magnet permanen dengan jalan membalik arah arus yang mengalir ke kumparan motor melalui pembalikan poraritas tegangan sumber ke motor.
3.
Pengoperasian motor dc magnet permanen tidak langsung melalui sakelar pengendali tetapi melalui relai dengan tujuan untuk mengamankan sakelar pengendali dari arus motor yang relatif besar.
4.
Pembatas arus start dipasang pada motor elektrik untuk membatasi arus lonjakan (start) maksimum dari 2A pada saat switch diaktifkan.
132
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1.
Setelah anda menyelesaikan jawaban dari latihan dan membandingkan dengan kunci jawaban, maka jika jawaban anda sudah benar dapat melanjutkan ke modul berikutnya tetapi jika jawaban anda masih banyak yang salah maka dianjurkan untuk mengulang mempelajari modul ini.
2. Apa yang anda temui dari mempelajari materi kegiatan pembelajaran ini? Berilah komentar, masukan dan tindak lanjuti modul ini! …………………………………………………………………………………
133
134
KEGIATAN PEMBELAJARAN 10: MOTOR ARUS PUTAR A. Tujuan Setelah pelatihan selesai peserta diklat dapat: 1. menguraikan prinsip kerja medan magnet putar 2. menghitung kecepatan sinkron, slip dan kecepatan rotor 3. menggunakan motor arus putar 3 fase untuk menggerakkan peralatan mekatronika.
B. Indikator Pencapaian Kompetensi 1. Menemukan prosedur penggunaan sensor dan aktuator (elektrik, pneumatik, hidrolik) serta komunikasi data dan interface.
C. Uraian Materi 10.1 Pengertian Motor arus bolak-balik digunakan untuk berbagai keperluan di perumahan, industri dan sebagainya.
Motor mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Sebuah motor arus bolak-balik bisa berupa bagian dari sebuah pompa atau kipas angin atau dihubungkan dengan peralatan mekanik seperti mesin bubut, konveyor dan mesin pengaduk. Motor arus bolak-balik ditemukan dalam berbagai pemakaian mulai dari keperluan satu motor sampai beberapa motor.
10.2 Konstruksi Motor Arus Putar Motor arus putar (motor induksi 3 fase) pada umumnya digunakan di industri. Motor berikut ini adalah motor induksi 3 fase, asinkron 460 VAC. Motor asinkron adalah jenis motor dimana kecepatan Gambar 10. 1 Konstruksi motor induksi 3 fase
rotor tidak sama dengan kecepatan medan magnet putar.
135
Ada 3 bagian pokok dari motor induksi 3 fase yaitu stator, rotor dan rumah motor. 10.2.1 Konstruksi Stator Stator
dan
rotor
adalah
rangkaian
listrik
yang
membangkitkan
elektromagnetik. Stator adalah bagian yang diam dari motor. Inti stator dibuat dari beberapa ratus plat tipis (lihat gambar 10.2).
Gambar 10. 2 Inti stator
Gambar 10. 3 Kumparan dalam
Gambar 10. 4 Kumparan
alur stator
stator
10.2.3 Kumparan Stator Plat-plat tipis stator disusun bersama membentuk silinder berlubang. Kumparan dari kawat berisolasi dimasukkan ke dalam alur-alur inti stator (gambar 10.2). Masing-masing kelompok kumparan disusun mengelilingi inti baja stator (gambar 10.3), membentuk kumparan stator (gambar 10.4). Kumparan stator disambung langsung ke sumber tegangan. Motor induksi 3 fase mempunyai 3 gulungan fase terpisah yang berjarak 120o listrik, yaitu kumparan A, B dan C. Ujung-ujung kumparan seperti pada tabel 10.1.
Gambar 10. 5 Kumparan 3 Fase
136
Gambar 10. 6 Terminal sambungan
Tabel 10. 1 Kumparan Motor Kumparan
Ujung-Ujung Kumparan
A
U1 – U2
B
V1 – V2
C
W1 – W 2
Kumparan stator dapat disambung bintang atau segitiga tergantung sumber tegangannya. Kumparan stator disambung langsung ke sumber tegangan. Gambar 10.7 menjelaskan motor dalam sambungan bintang atau segitiga.
Sambungan ∆ Sambungan Y Gambar 10. 7 Motor disambung Y dan ∆
10.2.4 Konstruksi Rotor Rotor adalah bagian yang berputar dari rangkaian elektromagnetik. Jenis rotor yang paling banyak dipakai adalah rotor sangkar tupai (gambar 10.8). Rotor terdiri dari susunan lapisan
baja
penghantar
dengan batang
mengelilinginya. Pada ujungujung penghantar dijadi-kan satu dengan cincin aluminum sehingga Gambar 10. 8 Rotor sangkar tupai
tersusun
penghantar dalam
rangkaian
seri. Arus yang mengalir pada konduktor membangkitkan elektromagnetik. Poros rotor terbuat dari baja.
10.2.5 Rumah Motor 137
Rumah motor terdiri dari kerangka (bingkai) dan dua tutup samping (rumah bearing). Tidak ada hubungan secara langsung antara rotor dan stator. Gambar 10.9 adalah rumah motor.
Gambar 10. 9 Rumah motor
Gambar 10. 10 Bagian-bagian motor
Stator terletak di dalam bingkai. Rotor dimasukkan ke dalam stator dengan celah udara yang memisahkannya. Rumah stator juga berfungsi untuk mengamankan terhadap listrik dan bagian sentuhan yang berbahaya, jika motor berputar. Bearing dipasang pada poros, untuk memperlancar putaran. Kipas dipasang pada poros untuk mendinginkan motor.
10.3 Elektromagnetik 10.3.1 Arah Garis Gaya Jika arus listrik mengalir pada sebuah penghantar maka pada di sekeliling penghantar tersebut timbul medan magnet. Medan magnet yang dibuat oleh garis gaya magnet sama dengan medan magnet yang dihasilkan magnet alam. Ukuran dan kekuatan medan magnet tergantung dari besarnya arus yang mengalir pada penghantar tersebut.
Gambar 10. 11 Medan magnet
Gambar 10. 12 Medan magnet
dengan arus listrik kecil
dengan arus listrik besar
Elektromagnetik dapat dibuat melalui kumparan suatu gulungan yang diberi tegangan searah. Garis gaya magnet yang dibentuk melalui arus listrik
138
yang mengalir melalui penghantar, mengkombinasi menghasilkan medan magnet yang besar dan kuat. Pusat gulungan dikenal sebagai inti. Pada gambar 10.13 inti elektromagnetik yang sederhana adalah udara. Dengan menambah inti besi pada pusat gulungan, garis gaya yang dihasilkan bertambah besar (gambar 10.14). Besi adalah penghantar yang lebih baik daripada udara.
Gambar 10. 13 Gulungan dengan inti
Gambar 10. 14 Gulungan dengan inti
udara
besi
Kuat medan magnet juga dapat diperbesar dengan jalan menambah jumlah kumparan pada gulungan (gambar 10.15).
Gambar 10. 15 Gulungan dengan jumlah kumparan berbeda.
10.3.2 Perubahan Polaritas Medan magnet dari elektromagnetik mempunyai karakteristik yang sama dengan magnet alam, termasuk polaritasnya yaitu kutub utara dan selatan. Oleh karena itu jika arah arus listrik yang mengalir pada penghantar diubah, maka poraritas kutub-kutubnya juga berubah. Polaritas elektromagnetik yang dihubungkan dengan sumber listrik arus bolak-balik akan berubah sesuai frekuensinya. Kejadian tersebut dijelaskan oleh gambar 10.16 berikut.
139
Gambar 10. 16 Perubahan polaritas medan magnet yang dihasilkan oleh sumber tegangan bolak-balik
Pada waktu t1(1) arusnya nol, maka tidak ada medan magnet yang dihasilkan. Pada waktu t2(2) arus yang mengalir positip, polaritas magnet yang dihasilkan oleh gulungan yaitu kutub utara di atas dan kutub selatan di bawah sesuai aturan tangan kanan. Pada waktu t3(3) arus yang mengalir pada harga yang terbesar besar maka medan magnet yang dihasilkan yang terkuat. Pada waktu t4 (4) arus menurun, sehingga kuat medan magnet yang dihasilkan juga mengecil dan sampai waktu t5 (5) arus dan medan magnetnya nol. Pada waktu t6 (6) arus kembali naik tetapi dengan arah negatip. Polaritas medan magnet yang dihasilkan gulungan berubah, kutub selatan yang dihasilkan gulungan berada di atas dan kutub utara di bawah. Setengah gelombang negatip diteruskan melalui waktu t7(7) dan t8(8), kemudian kembali ke nol pada waktu t9(9). Proses ini akan berulang 50 kali perdetik jika frekuensi tegangan sumber listrik 50 Hz.
140
Waktu t1
Waktu t2
Waktu t3
Gambar 10. 17 Tegangan induksi
10.3.4 Daya Tarik Elektromagnetik Polaritas medan magnet induksi pada kumparan atas adalah berlawanan dengan polaritas medan magnet kumparan bawah. Karena kutub-kutubnya berlawanan saling tarik menarik, maka elektromagnetik atas akan mengikuti elektromagnetik bawah jika bergerak.
Gambar 10. 18 Daya Tarik Elektromagnetik
141
10.4 Pembangkitan Medan Magnet Putar Prinsip elektromagnetik menjelaskan putaran poros motor arus bolak-balik. Mengingat kembali bahwa stator motor arus bolak-balik adalah silinder berlubang yang kumparannya dimasukkan ke statornya (gambar 10.19).
10.4.1 Susunan Kumparan Stator Pada gambar 10.20 terlihat bahwa motor mempunyai 6 gulungan, 2 gulungan untuk masing-masing fase dari 3 fase. Gulungan bekerja berpasangan. Gulungan dililitkan di sekeliling bahan inti besi lunak dari stator. Gulungan-gulungan tersebut disebut kumparan motor. Masingmasing kumparan motor menjadi elektromagnet yang terpisah. Kumparankumparan tersebut jika dialiri arus listrik akan menjadi elektromagnetik, satu kumparan adalah kutub utara dan kumparan pasangannya menjadi kutub selatan.
Sebagai contoh jika A1 menjadi kutub utara maka A2
menjadi kutub selatan. Jika arah arusnya terbalik maka polaritas kutubnya juga terbalik.
Gambar 10. 19 Kumparan dalam
Gambar 10. 20 Motor 3 fase dengan 6
stator
gulungan
10.4.2 Medan Putar Stator dihubungkan dengan sumber daya 3 fase. Dalam gambar 10.21 dijelaskan kumparan A dihubungkan dengan fase A, kumparan B dan C masing-masing dihubungkan dengan sumber daya fase B dan C
142
Gambar 10. 21 Hubungan kumparan dengan sumber tegangan 3 fase
Kumparan fase (A,B dan C) ditempatkan masing-masing terpisah 120o (gambar 10.22). Jumlah kutub ditentukan oleh berapa kali kumparan fase yang terlihat. Pada
contoh
masing-masing
kumparan fase terlihat dua kali. Ini adalah stator 2 kutub. Jika masing-masing kumparan fase kelihatan 4 kali maka dikatakan stator 4 kutub. Jika tegangan bolak-balik stator,
dihubungkan
arus
kumparannya. Gambar 10. 22 Penempatan kumparan.
yang
ke
mengalir
melalui
Medan
magnet
dihasilkannya
kumparan
fase tergantung arah aliran yang melewatinya. Gambar 10.23 berikut digunakan untuk menjelaskan hal tersebut. Selanjutnya digunakan untuk menjelaskan bagaimana medan magnet putar dibangkitkan. Dengan asumsi bahwa arus positip mengalir pada kumparan A1,
B1 dan C1 menghasilkan kutub utara.
Untuk memudahkan
memvisualisasikan medan magnet, pada saat (start) dimulai dari salah kumparan tidak arusnya (pada gambar kumparan A, arusnya nol), lihat
143
gambar 10.23. Kumparan B dialiri arus dengan arah negatip dan kumparan C dialiri arus dengan arah positip.
Tabel 10. 2 Medan Magnet Yang Dihasilkan Pada Kumparan 3 Fase
Kumparan
Arah Arus Positip
Negatip
A1
U
S
A2
S
U
B1
U
S
B2
S
U
C1
U
S
C2
S
U
Gambar 10. 23 Medan magnet putar pada posisi start
Berdasarkan tabel 10.1 kumparan B1 dan C2 menjadi kutub selatan dan kumparan B2 dan C1 menjadi kutub utara. Garis gaya magnet meninggalkan kutub utara B2 dan masuk ke kutub selatan yang terdekat C2. Sedangkan garis gaya magnet meninggalkan kutub utara C1 dan masuk ke kutub selatan yang terdekat B1. Hasil medan magnet total ditunjukkan oleh arah anak panah. Pada saat (1) medan magnet dievaluasi pada interval 60o dari titik start. Terlihat bahwa medan akan berputar 60o. Kumparan C tidak dialiri arus, kumparan A dialiri arus dengan arah positip dan kumparan B dialiri arus dengan arah negatip. Hasilnya kumparan A1 dan B2 menjadi kutub utara dan kumparan A2, B1 menjadi kutub selatan. Terlihat pada gambar 10.24.
144
Pada posisi waktu (2) medan magnet telah berputar 60o. Kumparan B tidak dialiri arus. Arus pada kumparan A menurun tetapi tetap dengan arah arus positip. Kumparan fase C, sekarang berubah arah arusnya menjadi negatip dan polaritas kutub yang dihasilkan juga terbalik.
Gambar 10. 24 Medan magnet putar
Gambar 10. 25 Medan magnet putar
pada posisi waktu t1.
pada posisi waktu t2.
Pada akhir interval 6, medan magnet telah berputar satu putaran penuh sejauh 360o. Proses ini akan berulang 50 kali jika frekuensi sumber daya 50Hz. Ditunjukkan oleh gambar 10.26.
Gambar 10. 26 Medan magnet putar pada posisi 360
o
145
10.4.3 Kecepatan Sinkron Kecepatan medan magnet putar dikenal dengan kecepatan sinkron (ns). Kecepatan sinkron sama dengan 120 kali frekuensi (f) dibagi dengan jumlah kutub (P). Kecepatan sinkron untuk motor 2 kutub yang beroperasi pada frekuensi 60 Hz adalah 3600 rpm.
, Kecepatan sinkron menurun jika jumlah kutub dinaikkan.
10.5 Putaran Rotor 10.5.1 Magnet Tetap Untuk melihat bagaimana rotor bekerja, sebuah magnet dipasang pada poros sebagai ganti dari rotor sangkar tupai. Jika kumparan 3 fase diberi catu daya 3 fase, maka akan terbangkitkan medan magnet putar. Magnet pada poros akan berinteraksi dengan medan magnet putar pada stator. Kutub
utara
medan
putar
akan
menarik
magnet kutub
selatan magnet tetap dan kutub selatannya akan menarik kutub selatan dari magnet tetap. Jika medan magnet putar berputar maka akan menarik magnet Gambar 10. 27 Putaran rotor magnet tetap
selama ia berputar. Desain ini digunakan oleh beberapa motor seperti motor sinkron dengan magnet tetap.
10.5.2 Tegangan Induksi Pada Kumparan Fase Rotor sangkar tupai bereaksi sama dengan rotor magnet tetap. Jika tegangan diberikan ke stator,
arus akan mengalir ke kumparan
menyebabkan medan elektromagnetik memotong batang rotor (gambar 10.28).
146
Jika penghantar (batang rotor), melewati medan magnet maka tegangan (emf) diinduksikan pada penghantar tersebut. Arus mengalir pada batang rotor. Arus yang mengalir pada batang penghantar menghasilkan medan magnet di sekeliling masing-masing batang rotor (gambar 10.29). Mengingat kembali bahwa arus rangkaian listrik secara terus menerus berubah arah dan amplitudonya. Medan magnet total dari stator dan rotor berubah
secara
terus
menerus.
Rotor
sangkar
tupai
menjadi
elektromagnetik dengan kutub utara dan selatan bergantian.
Gambar 10. 29 Medan magnet pada Gambar 10. 28 Tegangan induksi pada
rotor
kumparan
Gambar 10.30 menjelaskan pada saat arus mengalir pada kumparan A1 yang menghasilkan kutub utara. Medan magnet ini memotong batang rotor yang berdekatan, menginduksi tegangan. Medan magnet total pada gigi
rotor
magnet Sepanjang
menghasilkan
dengan medan
kutub
medan selatan.
magnet
rotor
berputar, rotor mengikutinya. Gambar 10. 30 Rotor berputar mengikuti medan magnet stator
10.5.3 Slip Harus ada perbedaan kecepatan antara rotor dan medan magnet putar. Jika rotor dan medan magnet putar berputar dengan kecepatan yang sama maka tidak ada garis gaya magnet yang terpotong oleh rotor sehingga tidak
147
ada tegangan induksi pada rotor. Oleh karena itu kecepatan rotor harus berbeda dengan kecepatan medan magnet putar. Perbedaan kecepatan ini disebut slip. Slip adalah penting untuk menghasilkan torsi. Besarnya slip tergantung pada beban. Dengan naiknya beban menyebabkan putaran rotor menjadi lambat atau slipnya naik. Menurunnya beban akan menyebabkan kecepatan rotor naik atau slipnya turun. Slip diekspresikan sebagai persentase dan dapat ditentukan dengan persamaan berikut : ( ) Sebagai contoh motor kutub 4 beroperasi pada frekuensi 60 Hz mempunyai kecepatan sinkron 1800 rpm. Jika kecepatan rotor pada beban penuh 1765 rpm maka slipnya 1,9%. ( )
10.6 Spesifikasi Motor 10.6.1 Papan nama Berikut ini adalah papan nama motor induksi 3 fase 90 kW. Spesifikasi yang diberikan oleh papan nama tersebut adalah untuk keadaan beban penuh. Spesifikasi ini adalah nilai arus motor maksimum yang dapat terus menerus bekerja tanpa melebihi batas temperatur dari bahan isolasi yang digunakan.
Gambar 10. 31 Papan nama motor 3 fase
148
Keterangan:
10.6.2 Kelas Isolasi NEMA telah menetapkan klas isolasi yang tepat untuk memenuhi syarat temperatur motor. Ada 4 klas isolasi yaitu klas A, B, F dan H. Klas F sering digunakan, sedangkan klas A jarang digunakan. Sebelum motor dijalankan, kumparannya pada temperatur udara sekelilingnya. Ini dikenal dengan temperatur ruang. NEMA mempunyai standar temperatur ruang yaitu 40oC atau 104o F dengan daerah ketinggian sesuai klas isolasinya. Temperatur motor akan naik dengan segera setelah motor dijalankan. Masing-masing klas isolasi mempunyai kenaikan temperatur diperkenankan.
Kombinasi
antara
temperatur
ruang
yang
dan kenaikan
temperatur yang diperkenankan sama dengan temperatur kumparan maksimum
pada motor.
Klas F mempunyai kenaikan temperatur
maksimum 105oC. Temperatur kumparan maksimumnya adalah 145oC (40oC ruang+105oC kenaikan temperatur maksimum). Hot spot adalah batas kenaikan yang diperkenankan dari titik temperatur kumparan maksimum.
149
Gambar 10. 32 Kelas isolasi
Motor yang bekerja di atas klas isolasinya, akan mengurangi umurnya. Kenaikan 10oC di atas temperatur kerja dapat mengurangi umurnya sampai 50%nya.
D. Aktivitas Pembelajaran 1. Mempelajari medan putar melalui modul, video, internet.
2. Menganalisis data di papan nama:
150
Sambungan motor
Klas isolasi
Dll
E. Latihan / Kasus / Tugas Latihan 1: 1. Identifikasi bagian komponen berikut dari motor ini.
A = …………………… B = …………………… C = ……………………
2.
…………………….. dan ………………….. adalah dua bagian dari rangkaian listrik yang membentuk magnet listrik.
3. ………………. adalah bagian kelistrikan yang diam dari motor listrik 3 fase. 4.
………….. adalah bagian kelistrikan yang berputar dari motor listrik 3 fase.
5. Rotor ……adalah jenis rotor yang paling banyak digunakan oleh motor AC. Latihan 2: 1. Garis gaya magnetik meninggalkan kutub …………………… magnet dan masuk ke kutub ……………… magnet. 2.
Dalam ilustrasi berikut, manakah magnet yang akan tarik menarik dan yang akan tolak menolak?.
3.
……………………….. dihasilkan di sekitar penghantar ketika arus mengalir melaluinya.
4. Manakah dari pernyataan berikut ini tidak akan meningkatkan kuat medan magnet? A. Meningkatkan aliran arus
151
B. Meningkatkan jumlah belitan dalam kumparan C. Menambah inti besi untuk kumparan D. Meningkatkan frekuensi daya AC. Latihan 3: 1. Ilustrasi berikut merupakan motor kutub ………………. Jika kumparan A1 adalah kutub selatan maka kumparan A2 adalah kutub ……………
2. Kecepatan medan magnet putar disebut sebagai kecepatan ……….… 3. Kecepatan sinkron dari motor kutub 4 60 Hz adalah ……………… rpm. 4. Perbedaan antara kecepatan rotor dan kecepatan sinkron adalah …… 5. Sebuah motor kutub 2 beroperasi pada frekuensi 60 Hz. Rotor berputar dengan kecepatan 3450 rpm. Slipnya sebesar ……….. %. 6.
Sebuah motor dengan isolasi klas F memiliki kenaikan suhu maksimal …………
F. Rangkuman 1.
Motor arus putar adalah aktuator elektrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dengan sumber tegangan 3 fase. Sebuah motor arus putar bisa berupa bagian dari sebuah pompa atau kipas angin atau dihubungkan dengan peralatan mekanik seperti mesin bubut, konveyor dan mesin pengaduk.
2.
Motor arus putar bekerja berdasarkan medan putar. Medan putar dibangkitkan oleh kumparan motor yang disusun dengan pergeseran 120o dan dihubungan dengan sumber tegangan 3 fase.
3.
Spesifikasi motor arus putar dapat dilihat di papan namanya. Data pada papan nama meliputi sambungan motor, tegangan, motor, frekuensi, klas isolasi, desain motor.
152
arus, daya, putaran
G. Umpan Balik dan Tindak Lanjut 1.
Setelah anda menyelesaikan jawaban dari latihan dan membandingkan dengan kunci jawaban, maka jika jawaban anda sudah benar dapat melanjutkan ke modul berikutnya tetapi jika jawaban anda masih banyak yang salah maka dianjurkan untuk mengulang mempelajari modul ini.
2.
Apa yang anda temui dari mempelajari materi kegiatan pembelajaran ini? Berilah komentar, masukan dan tindak lanjuti modul ini!
153
154
KUNCI JAWABAN LATIHAN/TUGAS Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 1 1. Gambar rangkaian 1.16 digambar kembali dengan Fluid SIM P. Jalankan simulasinya.
Jika lampu menyala sebelum kontak ditekan maka kontak
dikatakan dalam kondisi normal tertutup (NC), begitu sebaliknya jika lampu mati sebelum kontak ditekan maka kontak dikatakan dalam kondisi normal terbuka (NO). Kontak CO dikenali sebagai kontak tukar jika kontak ditekan hubungannya berpindah ke kontak yang lain. 2. Sensor sentuhan/non sentuhan: NO
SAKELAR DAN SENSOR
SENTUHAN
NON SENTUHAN
1
Sensor magnetik
√
2
Sensor induktif
√
3
Sensor kapasitif
√
4
Sensor warna
√
5
Sensor optik
√
6
Sensor vakum
√
7
Tombol START
√
8
Selektor Switch
√
9
Emergency switch
√
10
Limit switch
√
3. Perbedaan limit switch dan proximity switch:
limit switch : bekerja karena sentuhan/gaya dari luar
proximity switch : bekerja jika ada benda didekat sensor (tanpa sentuhan/ gaya dari luar)
4. Manakah dari gambar berikut yang merupakan sambungan sensor PNP dengan kontak NC ke beban?
5. Komponen sakelar/sensor sentuhan : S1, S2, 1B3. Komponen sensor non sentuhan : 1B1, 1B2.
155
Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 2 1. INDUKTIF , 2. ( TARGET), 3. medan LISTRIK, 4. bahan LOGAM DAN NON LOGAM, 5. sensor OPTIK JENIS THROUGHBEAM
,
6. sensor OPTIK JENIS RETRO REFLECTIVE
, 7. sensor OPTIK JENIS DIFFUSE REFLEKTIVE
, 8. A. 9. Tes sensor proksimiti Jenis Sensor
Simbol
Aluminium
Benda kerja Plastik hitam Plastik putih
Baja
induktif
1
0
0
1
optik
1
1
1
1
kapasitif
1
1
1
1
Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 3
Sensor tekanan pada rangkaian tersebut adalah 1B1 yang terdapat pada rangkaian pneumatik dan rangkaian elektrik.
Fungsi sensor tekanan untuk memundurkan silinder ke posisi semula jika tekanan yang diinginkan telah tercapai.
Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 4 1. Pneumatik, hidraulik dan listrik. 2. Aktuator pneumatik menggunakan udara bertekanan, aktuator hidraulik menggunakan minyak dan aktuator elektrik menggunakan energi listrik sebagai energi penggeraknya. 156
3. Force, Stroke, Type of motion (linear, swivelling, rotating), Speed, Service life, Safety and reliability, Energy costs, Controllability dan Storage 4. Aktuator pneumatik : silinder linier dan putar Aktuator hidraulik : silinder linier dan putar Aktuator elektrik : motor dc, motor 3 fase, solenoid, motor stepper, servo.
Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 5 1.
Saat ditekan silinder kerja tunggal bergerak maju karena udara masuk mendorong piston silinder. Saat tombol dilepas silinder tetap di luar tidak mau mundur karena udara dalam tabung silinder kerja tunggal tidak terbuang ke atmosfir.
2.
Silinder bergerak keluar (maju) karena dengan tekanan yang sama gaya maju lebih besar dari pada mundur. Ini disebabkan penampang piston belakang lebih besar dari pada penampang piston depan.
3.
F = 1000N p = 6 bar = 600.000 Pa = 600.000 N/m2 = 60 N/cm2 F = p. A A = 1000N cm2/60N = 16,67 cm2. Karena efisiensi yang digunakan 88% maka penampang yang dipilih A = 16,67/0,88 = 18,94 cm2.
√ =√
Diameter silinder kerja tunggal (Ø) = 49,1 mm 4.
50 mm
Kebutuhan udara (q) = perbandingan kompresi x luas penampang piston x panjang langkah Q = 2 ( s n q ) Q q s n
= = = =
kebutuhan udara silinder kebutuhan udara panjang langkah piston jumlah siklus kerja per menit
Ø 40 mm A = 12,56 cm2. Q = 2 x 6/min x(6+1,033)/1,033 x 12,56 cm2 x 30 cm = 31651,2 cm3/min = 31,7 dm3/min = 30,78 liter/min
157
Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 6 1. Dapat dilakukan dengan meng-
2. Dapat dilakukan dengan meng-
gunakan katup kontrol arah 5/3
gunakan katup kontrol arah 5/2.
atau 2 x KKA 3/2 NO.
3. Rangkaian kontrol untuk soal 1: +24V
K1
K2
K1
K2
1M1
1M2
0V
Rangkaian kontrol untuk soal 2: +24V
K1 0V
158
K2
K1
K2
1M1
1M2
Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 7 1. magnet listrik,
2. arus listrik, 3. ggl lawan.
4. Identifikasi jenis motor berikut. a. Motor dc magnet tetap c. Motor penguat terpisah/shunt b. Motor kompon 5.
d. Motor seri
memperbesar , 6. tidak berputar, 7. shunt , 8.
torsi konstan, 9. garis
gaya magnet (flux), 10. peningkatan.
Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 8 1. a. Fungsi komponen-komponen tersebut? 1A = suction cup berfungsi untuk memegang benda kerja dengan tekanan vakum dari 1V3. 1V1 = katup 2/2 solenoid tunggal berfungsi untuk menyalurkan udara ke pembangkit vakum (1V3). 1V3 = pembangkit vakum berfungsi untuk membangkitkan tekanan vakum. 1V4 = katup satu arah berfungsi untuk menahan udara vakum jika 1V3 dimatikan. 1V2 = katup 2/2 solenoid tunggal berfungsi untuk menyalurkan udara dari kompresor ke suction cup agar benda jatuh. 1V5 = katup kontrol aliran berfungsi untuk mengatur aliran saat meniup benda kerja agar jatuh lebih cepat. 1.b. Benda tidak jatuh karena vakum masih ditahan oleh katup satu arah 1V4.
c.
159
Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 9 Rangkaian motor putar kanan-kiri dengan pembatas arus START.
Kunci Jawaban Kegiatan Pembelajaran 10 Latihan 1: 1. A = Rangka motor, B = Stator, 2. Utara dan Selatan,
C = Rotor
3. Stator , 4. Rotor,
5. Rotor sangkar tupai.
Latihan 2: 1. kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet. 2. A = tarik menarik, B = tolak menolak, C = tolak menolak, D = tarik menarik. 3.
Medan magnet ,
4. D. Meningkatkan frekuensi daya AC.
Latihan 3: 1.
Ilustrasi berikut merupakan motor kutub 2. Jika kumparan A1 adalah kutub selatan maka kumparan A2 adalah kutub utara.
2. kecepatan sinkron, 3. 1800 rpm, 4. Slip, 6. 105°.
160
5. Slipnya sebesar 4,2 %.
EVALUASI PILIHLAH JAWABAN YANG PALING BENAR PADA PILIHAN JAWABAN. 1. Gambar sambungan sensor proksimiti PNP ke beban adalah….
a.
c.
b.
d.
2. Sensor proksimiti yang digunakan untuk mendeteksi level air di dalam wadah dari bahan plastik atau flexiglas adalah …. a.
sensor optik
c.
sensor induktif
b.
sensor reedswitch
d.
sensor kapasitif
3. Perhatikan gambar sensor berikut! Manakah pernyataan berikut yang paling benar? a. sensor yang membangkitkan sinyal keluaran listrik ketika tekanan tertentu telah dicapai. b. sensor ini dilengkapi dengan kontak jenis CO. c. sensor tersebut berupa sensor tekanan. d. ketiga pernyataan tersebut benar. 4. Perhatikan gambar simbol sensor berikut! Sensor tersebut tidak dapat mengeluarkan sinyal
+
keluaran karena target/obyek …. a. berwarna merah b. berbahan logam
-
c. berbahan plastik d. ketiga pernyataan tersebut benar
5. Perhatikan gambar rangkaian sensor berikut!
161
Rangkaian sensor akan berfungsi jika sensor yang dipasang jenis …. a. NPN dengan kontak NC b. NPN dengan kontak NO c. PNP dengan kontak NC d. PNP dengan kontak NO 6. Perhatikan gambar stasiun distribusi berikut. Aktuator
yang
digunakan
untuk
mengeluarkan benda kerja dari stack magazine adalah …. a. aktuator putar b. silinder kerja ganda c. motor pneumatik d. suction cup 7. Silinder kerja tunggal dipergunakan untuk mendorong benda 1000N dengan tekanan kerja 6 bar. Dengan efisiensi 88%, maka dipilih silinder kerja tunggal dengan Øsebesar …. a.
189,4mm
c.
46 mm
b.
49,1 mm
d.
25 mm
8. Silinder kerja ganda mempunyai Ø 40mm, panjang langkah 300 mm dan bekerja pada tekanan 6 bar.
Udara yang dibutuhkan silinder kerja ganda
untuk gerakan maju dan mundur 6 kali permenit adalah …. a.
30,7 liter/menit
c.
5,28 liter/menit
b.
15,03 liter/menit
d.
4,52 liter/menit
9. Silinder hidraulik dipilih untuk digunakan pada alat-alat berat daripada silinder pneumatik karena …. a. gaya yang dihasilkan besar dengan komponen yang kecil b. mudah pengaturan kecepatan maju dan mundur c. aman terhadap tekanan yang berlebihan d. tidak membutuhkan kompresor 162
10. Perhatikan gambar pneumatik berikut. Jika terjadi kesalahan pada sumber listrik di solenoid 2Y1 dan 2Y2 yang mendadak mati, maka benda kerja …. a. tetap dihisap oleh suction cup 2A1 b. terlepas dari suction cup 2A1 c. tetap dihisap beberapa saat kemudian benda jatuh d. langsung jatuh ke bawah
11. Perhatikan gambar rangkaian pneumatik stasiun distribusi berikut ! Silinder 1A1 bergerak mundur sampai posisi akhir setelah itu tidak mau bergerak
maju.
Kesalahan
terjadi
pada …. a. katup 1V2 tertutup rapat b. posisi sensor 1B2 tidak tepat c. posisi sensor 1B1 tidak tepat d. katup 1V3 terbuka maksimum
12. Jenis motor DC yang paling cocok untuk digunakan sebagai penggerak DC adalah motor dengan kumparan ………….
13.
a.
serie
c.
kompon
b.
shunt
d.
Seri atau shunt
Berkurangnya garis gaya magnet (Φ) menyebabkan ……………….. a. menurunnya tegangan armatur. b. naiknya tegangan armatur. c. naiknya torsi motor . d. menurunnya torsi motor.
163
14.
……………... adalah tegangan induksi pada penghantar armatur dari motor DC yang selalu bertentangan dengan tegangan sumber. a.
tegangan armatur
c.
ggl lawan
b.
tegangan medan
d.
ggl
15. Sebuah motor dengan rating 60 kW akan setara ……………….. HP. a. 45
c. 65
b. 80
d. 120
16. Tiga bagian dasar dari motor AC adalah …………………….. a. Rotor, stator dan rumah b. Poros, rumah dan terminal sambungan c. Kipas pendingin, rotor dan stator d. Tutup akhir, bantalan dan kipas pendingin 17. Sebuah motor kutub 4 yang beroperasi pada 50 Hz memiliki kecepatan sinkron dari ………………. rpm a. 1500
c. 1800
b. 3000
d. 3600
18. Sebuah motor dengan kecepatan sinkron dari 900 rpm dan kecepatan rotor 850 rpm mempunyai slip ……. %.
19.
a. 3
c. 5,5
b. 9,4
d. 20
………………… adalah indikator yang menunjukkan berapa banyak energi listrik diubah menjadi energi mekanik. a. Faktor pelayanan
c. Efisiensi
b. Kenaikan temperatur
d. Rpm
20. Kenaikan suhu motor dengan isolasi kelas F adalah ………° C dengan 10 °C hot spot. a. 60
164
b. 105
c. 80
d. 125
PENUTUP A. Kesimpulan Modul tentang “Sensor dan Aktuator” digunakan sebagai panduan kegiatan belajar untuk menguasai salah satu kompetensi, yaitu mengevaluasi prosedur penggunaan sensor dan aktuator serta menemukan kesalahan pada fasilitas dan sistem mekatronika. Modul ini digunakan peserta untuk Diklat Pasca Uji Kompetensi Guru (UKG) SMK Program Keahlian Teknik Elektronika pada Paket Keahlian Mekatronika. Modul ini memberikan latihan untuk mempelajari sensor dan aktuator. Modul ini merupakan modul diklat GP paket keahlian mekatronika kelompok kompetensi A. Penyusun menyadari banyak kekurangan dalam penyusunan modul ini, sehingga saran dan masukan yang konstruktif sangat penyusun harapkan. Semoga modul ini banyak memberikan manfaat bagi siapa saja yang mempelajari sistem sensor dan aktuator.
B. Tindak Lanjut Modul ini berisi bahan ajar yang berhubungan dengan keterampilan sensor dan aktuator. Belum semua sensor dan aktuator di bahas disini. Untuk menguasai kompetensi ini selanjutnya peserta harus mengembangkan diri terutama mencari informasi lain tentang sensor dan aktuator yang belum dibahas disini dan aplikasinya. Aplikasi
praktek
belum
banyak
dilakukan
oleh
karena
itu
perlu
pengembangan selanjutnya tentang sensor dan aktuator dalam hal prakteknya.
C. Kunci Jawaban Evaluasi 1. a,
2. d, 3.d, 4. c, 5. a,
6. b, 7. b, 8. a , 9. a , 10. a, 11. c, 12. b,
13. a, 14. c , 15. b , 16. a, 17. a , 18. c , 19. c , 20. b .
165
D. Glosarium Sensor
:
Suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejalagejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.
Sensor biner/digital
:
Sensor yang mengubah besaran fisik menjadi sinyal biner, sebagian besar sinyal listrik dengan status "ON" atau "OFF".
Sensor analog
:
Sensor yang mengubah besaran fisik menjadi sinyal analog, sebagian besar sinyal analog listrik seperti tegangan atau arus.
Sensor proksimiti
:
Switch/kontak listrik yang bekerja tanpa sentuhan
Sensor magnetik
:
Sensor proximiti yang dioperasikan secara magnetik.
Sensor kapasitif
:
Sensor proksimiti yang dirancang untuk mendeteksi baik
Sensor induktif
:
Sensor optik
:
melainkan dengan rangkaian elektronik.
logam dan non logam dari suatu obyek benda. Sensor proksimiti yang mendeteksi keberadaan bendabenda logam Sensor proksimiti yang mendeteksi ada atau tidaknya hampir semua jenis objek tanpa kontak fisik. Sensor optik terdiri dari pemancar cahaya (transmiter) dan penerima cahaya (receiver).
Through beam sensor
:
Sensor optik yang transmitter dan receivernya dipisah.
Reflective light barrier sensor
:
Sensor optik yang transmitter dan receivernya dipasang dalam satu rumah serta masih memerlukan reflektor untuk memantulkan cahaya dari pemancarnya.
166
Diffuse reflective optical sensor
:
Sensor optik yang transmitter dan receivernya dipasang dalam satu rumah, tidak memerlukan reflektor untuk memantulkannya. Pantulan cahaya berasal dari benda yang dideteksinya.
Aktuator
:
Suatu peralatan yang mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol dan aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir.
Aktuator pneumatik
:
Aktuator yang menggunakan media udara bertekanan untuk
Aktuator linier
:
Aktuator yang keluarannya berbentuk gerakan linier.
Aktuator putar
:
Aktuator yang keluarannya berbentuk gerakan putar
Vacuum suction cup
:
Aktuator Elektrik
:
Motor Arus Searah
:
Motor DC Magnet Permanen
:
diubah menjadi energi gerak (putar atau linier)
(berayun). Aktuator yang menghasilkan udara vakum yang dipakai untuk mengangkat suatu benda. Aktuator yang menggunakan sumber listrik untuk diubah menjadi energi gerak (putar atau linier) Aktuator elektrik yang menggunakan sumber listrik arus searah untuk menghasilkan tenaga putar. Motor elektrik yang menggunakan magnet permanen sebagai pembangkit medan magnetnya dan sumber arus searah untuk mengalirkan arus kumparan angkernya.
Motor DC Seri
:
Motor
elektrik
yang
kumparan
medan
magnetnya
disambung seri dengan armatur. Kumparan medan terbuat dari sedikit lilitan dengan penampang kawat yang besar karena akan membawa arus armatur beban penuh.
Motor DC Shunt
:
Motor
elektrik
yang
kumparan
medan
magnetnya
disambung paralel dengan armatur. Kumparan medan terbuat dari banyak lilitan dengan penampang kawat yang kecil karena terhubung dengan tegangan sumber.
167
Motor DC Kompon
:
Motor elektrik yang mempunyai kumparan seri dan shunt.
Stator
:
Bagian motor yang diam, tempat kumparan medan magnet dililitkan.
Armatur
:
Bagian motor yang berputar, tempat kumparan angker dililitkan.
Motor 3 fase
:
Aktuator elektrik yang menggunakan sumber listrik 3 fase untuk menghasilkan tenaga putar.
Medan magnet putar
168
:
Medan magnet bergerak berputar yang dihasilkan dari kumparan motor dengan sumber tegangan 3 fase.
DAFTAR PUSTAKA 1. F.Ebel, S. Idler, G. Prede, D. Scholz, Fundamentals of automation technology, Technical book, Festo Didactic GmbH & Co. KG, Denkendorf, Germany, 2008 2. F. Ebel, S. Nestel, Proximity Sensors FP 1110, Textbook, Festo Didactic, Esslingen, 1992. 3. P. J. Thomson, Electro-Pneumatics Basic Level TP 201 Textbook, Esslingen : Festo Croser Didactic, 1991 4. Werner Deppert, Kurt Stoll, Pneumatic Control, An Introduction to the Principles, Wurzburg: Vogel-Verlag, 1987. 5. …………, Step 2000, AC Motor, http://www.sea.siemens.com/step. 6. …………, Step 2000, DC Drive, http://www.sea.siemens.com/step. 7. M. Soleh, Sudaryono, Agung, Pneumatik dan Hidraulik, BSE 2008.
169
Penulis
:
Drs. Hari Amanto, M.Pd, No HP : 081334528524
Penelaah :
Copyright 2016 Pusat
Pengembangan
dan
Pemberdayaan
Pendidik
dan
Tenaga
Kependidikan Bidang Otomotif dan Elektronika, Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang mengcopy sebagian atau keseluruhan isi buku ini untuk kepentingan komersial tanpa izin tertulis dari Kementerian Pendidikandan Kebudayaan
KATA SAMBUTAN Peran guru profesional dalam proses pembelajaran sangat penting sebagai kunci keberhasilan belajar siswa. Guru profesional adalah guru yang kompeten membangun proses pembelajaran yang baik sehingga dapat menghasilkan pendidikan yang berkualitas. Hal tersebut menjadikan guru sebagai komponen yang menjadi fokus perhatian pemerintah pusat maupun pemerintah daerah dalam peningkatan mutu pendidikan terutama menyangkut kompetensi guru. Pengembangan profesionalitas guru melalui program Guru Pembelajar (GP) merupakan upaya peningkatan kompetensi untuk semua guru. Sejalan dengan hal tersebut, pemetaan kompetensi guru telah dilakukan melalui uji kompetensi guru (UKG) untuk kompetensi pedagogik dan profesional pada akhir tahun 2015. Hasil UKG menunjukkan peta kekuatan dan kelemahan kompetensi guru dalam penguasaan pengetahuan. Peta kompetensi guru tersebut dikelompokkan menjadi 10 (sepuluh) kelompok kompetensi. Tindak lanjut pelaksanaan UKG diwujudkan dalam bentuk pelatihan guru pasca UKG melalui program Guru Pembelajar. Tujuannya untuk meningkatkan kompetensi guru sebagai agen perubahan dan sumber belajar utama bagi peserta didik. Program Guru Pembelajar dilaksanakan melalui pola tatap muka, daring (online), dan campuran (blended) tatap muka dengan online. Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidikdan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Kelautan Perikanan Teknologi Informasi dan Komunikasi (LP3TK KPTK), dan Lembaga Pengembangan dan Pemberdayaan Kepala Sekolah (LP2KS) merupakan Unit PelaksanaTeknis di lingkungan Direktorat Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan yang bertanggung jawab dalam mengembangkan perangkat dan melaksanakan peningkatan kompetensi guru sesuai bidangnya. Adapun perangkat pembelajaran yang dikembangkan tersebut adalah modul untuk program Guru Pembelajar (GP) tatap mukadan GP online untuk semua mata pelajaran dan kelompok kompetensi. Dengan modul ini diharapkan program GP memberikan sumbangan yang sangat besar dalam peningkatan kualitas kompetensi guru. Mari kita sukseskan program GP ini untuk mewujudkan Guru Mulia Karena Karya.
Jakarta, Februari 2016 Direktur Jenderal Guru dan Tenaga Kependidikan
Sumarna Surapranata, Ph.D. NIP. 195908011985031002
i
ii
DAFTAR ISI KATA SAMBUTAN .............................................................................................. i DAFTAR ISI ....................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. v PENDAHULUAN ................................................................................................. 1 A. Latar Belakang ......................................................................................... 1 B. Tujuan ...................................................................................................... 1 C. Peta Kompetensi ...................................................................................... 2 D. Ruang Lingkup ......................................................................................... 2 E. Saran Cara Penggunaan Modul ............................................................... 3 KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: KARAKTERISTIK PESERTA DIDIK ............. 5 A. Tujuan ...................................................................................................... 5 B. Indikator pencapaian Kompetensi ............................................................ 5 C. Uraian materi ............................................................................................ 5 KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: POTENSI PESERTA DIDIK ......................... 13 A. Tujuan .................................................................................................... 13 B. Indikator pencapaian Kompetensi .......................................................... 13 C. Uraian materi .......................................................................................... 13 KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: BEKAL AJAR AWAL PESERTA DIDIK ...... 23 A. Tujuan .................................................................................................... 23 B. Indikator pencapaian Kompetensi .......................................................... 23 C. Uraian materi .......................................................................................... 23 KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: KESULITAN BELAJAR PESERTA DIDIK .. 35 A. Tujuan .................................................................................................... 35 B. Indikator pencapaian Kompetensi .......................................................... 35 C. Uraian materi .......................................................................................... 35 PENUTUP ......................................................................................................... 43 A. Kesimpulan ............................................................................................ 43 B. Tindak Lanjut .......................................................................................... 45 C. Evaluasi ................................................................................................. 45 D. Kunci Jawaban ....................................................................................... 49 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 51 GLOSARIUM ..................................................................................................... 55
iii
iv
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Model Karakteristik Peserta Didik ....................................................... 7
v
vi
PENDAHULUAN A. Latar Belakang Sebagai seorang pendidik, sangat perlu memahami perkembangan peserta didik. Perkembangan
peserta
didik
tersebut
meliputi:
perkembangan
fisik,
perkembangan sosio emosional, dan bermuara pada perkembangan intelektual. Perkembangan fisik dan perkembangan sosio sosial mempunyai kontribusi yang kuat terhadap perkembangan intelektual atau perkembangan mental atau perkembangan kognitif siswa.
Pemahaman terhadap perkembangan peserta didik di atas, sangat diperlukan untuk merancang pembelajaran yang kondusif yang akan dilaksanakan. Rancangan pembelajaran yang kondusif akan mampu meningkatkan motivasi belajar peserta didik sehingga mampu meningkatkan proses dan hasil pembelajaran yang diinginkan.
Dalam proses pembelajaran terdapat beberapa komponen, salah satu nya terdapat pendidik dan peserta didik serta tujuan yang ingin di capai pada proses pembelajaran tertentu. Untuk menjalankan proses pembelajaran yang optimal pendidik harus menganalisis peserta didiknya terlebih dahulu yang meliputi karakteristik umum, karakteristik akademik, maupun karakteristik uniknya yang dapat mempengaruhi kemampuan, intelektual, dan proses belajarnya. Dalam pembahasan ini kita membahas tentang karakteristik umum peserta didik yang mencakup usia, gender dan latar belakang peserta didik.
B. Tujuan Setelah mengikuti pembelajaran ini peserta diharapkan dapat : a.
Menjelaskan karakteristik aspek fisik, intelektual, sosial-emosional, moral, spiritual, dan latar belakang sosial-budaya
b.
Mengidentifikasi potensi peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu
c.
Mengidentifikasi bekal-ajar awal peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu.
1
d.
Mengidentifikasi kesulitan belajar peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu
C. Peta Kompetensi BIDANG KEAHLIAN : PEDAGOGIK KODE UNIT KOMPETENSI
POSISI MODUL
NAMA UNIT KOMPETENSI
WAKTU
PED0100000-00
Pengembangan Peserta Didik
4 JP
PED0200000-00
Teori Belajar dan Prinsip Pembelajaran yang mendidik
8 JP
PED0300000-00
Pengembangan Kurikulum
8 JP
PED0400000-00
Pembelajaran Yang Mendidik
10 JP
PED0500000-00
Pemanfaatan Teknologi Informasi dan Komunikasi dalam Pembelajaran
2 JP
PED0600000-00
Pengembangan potensi peserta didik
4 JP
PED0700000-00
Komunikasi efektif
2 JP
PED0800000-00
Penilaian dan evaluasi pembelajaran
5 JP
PED0900000-00
Pemanfaataan hasil penilaian dan evaluasi pembelajaran
4 JP
PED0100000-00
Tindakan reflektif untuk peningkatan kualitas pembelajaran.
8 JP
D. Ruang Lingkup 1. Materi Pokok 1. Karakteristik peserta didik a. Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek fisik b. Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek Intelektual c. Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek Sosial d. Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek Spiritual (taat, jujur, ketaqwaan)
2
2. Materi Pokok 2. Potensi peserta didik a. Potensi peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu diidentifikasi sesuai dengan bakat b. Potensi peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu diidentifikasi sesuai dengan minat
3. Materi Pokok 3. Bekal ajar awal peserta didik a. Bekal ajar awal peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu diidentifikasi berdasarkan hasil pre tes b. Hasil identifikasi bekal ajar awal peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu dimanfaatkan untuk penyusunan program pembelajaran
4. Materi Pokok 4. Kesulitan belajar peserta didik a. Kesulitan belajar peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu sesuai capaian perkembangan intelektual b. Kesulitan belajar peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu dikelompokkan sesuai tingkat kesulitan belajarnya
E. Saran Cara Penggunaan Modul Guru pembelajar diharapkan memiliki dasar mengelas dan sikap mandiri dalam belajar, dapat berperan aktif dan berinteraksi secara optimal dengan sumber belajar. Oleh karena itu langkah kerja berikut perlu diperhatikan secara baik : 1. Bacalah modul ini secara berurutan dari halaman paling depan sampai halaman paling belakang. Pahami dengan benar isi dari setiap kegiatan belajar yang ada. 2. Untuk memudahkan anda dalam mempelajari modul ini, maka pelajari terlebih dahulu Tujuan Akhir Pembelajaran dan Ruang Lingkup yang akan dicapai dalam modul ini. 3. Laksanakan semua tugas-tugas yang ada dalam modul ini agar kompetensi anda berkembang sesuai standar. 4. Lakukan kegiatan belajar untuk mendapatkan kompetensi sesuai rencana yang telah anda susun.
3
5. Sebelum anda dapat menjawab dengan baik latihan dan tugas atau tes yang ada pada setiap akhir materi, berarti anda belum memperoleh ketuntasan dalam belajar. Ulangi lagi pembelajarannya sampai tuntas, setelah itu diperbolehkan untuk mempelajari materi berikutnya.
4
KEGIATAN PEMBELAJARAN 1: KARAKTERISTIK PESERTA DIDIK A. Tujuan Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta dapat; 1. Memahami Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek fisik 2. Memahami Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek Intelektual 3. Memahami Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek Sosial 4. Memahami Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek Spiritual (taat, jujur, ketaqwaan)
B. Indikator pencapaian Kompetensi Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta dapat; Menjelaskan 1. Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek fisik 2. Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek Intelektual, 3. Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek Sosial 4. Karakteristik peserta didik yang berkaitan dengan aspek Spiritual (taat, jujur, ketaqwaan
C. Uraian materi 1. Judul Materi : Karakteristik Peserta Didik a. Peserta Didik Dalam proses pendidikan, peserta didik berarti salah satu komponen manusiawi yang menempati posisi sentral. Peserta didik menjadi pokok persoalan dan tumpuan perhatian dalam semua proses transformasi yang dikenal dengan sebutan pendidikan. Sebagai komponen penting dalam sistem pendidikan, peserta didik sering disebut sebagai bahan mentah.
Dalam perspektif psikologis, peserta didik adalah individu yang sedang berada dalam proses pertumbuhan dan perkembangan, baik fisik maupun psikis menurut fitrahnya masing – masing. Sebagai individu yang tengah tumbuh
5
dan kembang, peserta didik memerlukan bimbingan dan pengarahan yang konsisten menuju ke arah titik optimal kemampuan fitrahnya.
Peserta didik memiliki potensi–potensi fisik dan psikis yang khas, sehingga ia merupakan insan yang unik. Potensi–potensi khas yang dimilikinya perlu dikembangkan
serta
direalisasikan
sehingga
mencapai
tahapan
perkembangan yang optimal. Selain itu, peserta didik memiliki kecenderungan untuk melepaskan diri dari kebergantungan pada pihak lain.
b. Karakteristik Menurut Moh. Uzer Usman (1989) Karakteristik adalah mengacu kepada karakter dan gaya hidup seseorang serta nilai-nilai yang berkembang secara teratur sehingga tingkah laku menjadi lebih konsisten dan mudah di perhatikan.
Menurut Sudirman (1990) Karakteristik peserta didik adalah keseluruhan pola kelakuan dan kemampuan yang ada pada peserta didik sebagai hasil dari pembawaan dari lingkungan sosialnya sehingga menentukan pola aktivitas dalam meraih cita-citanya.
Menurut Hamzah. B. Uno (2007) Karakteristik peserta didik adalah aspekaspek atau kualitas perseorangan peserta didik yang terdiri dari minat, sikap, motivasi belajar, gaya belajar kemampuan berfikir, dan kemampuan awal yang dimiliki.
Peserta didik atau peserta didik adalah orang yang menerima pengaruh dari seseorang atau sekelompok orang yang menjalankan pendidikan. Peserta didik adalah unsur penting dalam kegiatan interaksi edukatif karena sebagai pokok persoalan dalam semua aktifitas pembelajaran .
Secara Umum karakteristik peserta didik adalah karakter/gaya hidup individu secara umum (yang dipengaruhi oleh usia, gender, latar belakang) yang telah dibawa sejak lahir dan dari lingkungan sosialnya untuk menantukan kualitas hidupnya.
6
tersenyum
Senang
cemberut
Suka
tertawa Tidak menentu sedih bahagia
ceria Gambar 1. Model Karakteristik Peserta Didik
1) Pengertian Karakteristik peserta didik Menurut Piuas Partanto, Dahlan (1994) Karakteristik berasal dari kata karakter dengan arti tabiat/watak, pembawaan atau kebiasaan yang dimiliki oleh individu yang relatif tetap.
Menurut Moh. Uzer Usman (1989) Karakteristik adalah mengacu kepada karakter dan gaya hidup seseorang serta nilai-nilai yang berkembang secara teratur sehingga tingkah laku menjadi lebih konsisten dan mudah di perhatikan.
Menurut Sudirman (1990) Karakteristik peserta didik adalah keseluruhan pola kelakuan dan kemampuan yang ada pada peserta didik sebagai hasil dari pembawaan dari lingkungan sosialnya sehingga menentukan pola aktivitas dalam meraih cita-citanya.
2) Karakteristik Peserta Didik berdasarkan aspek Fisik Pertumbuhan fisik adalah perubahan –perubahan fisik yang terjadi dan merupakan gejala primer dalam pertumbuhan remaja. Perubahan-perubahan ini meliputi: perubahan ukuran tubuh, perubahan proporsi tubuh, munculnya ciri-ciri kelamin utama(primer) dan ciri kelamin kedua(skunder)
Istilah
pertumbuhan
biasa
digunakan
untuk
menyatakan
perubahan-
perubahan ukuran fisik yang secara kuantitatif yang semakin lama semakin
7
besar atau tinggi.Dan istilah perkembangan digunakan untuk menyatakan perubahan-perubahan dalam aspek psikologis dan sosial dimana aspek ini meliputi aspek-aspek intelek,emosi,bahasa,bakat khusus nilai dan moral serta sikap.
3) Karakteristik peserta didik berdasarkan aspek intelektual Binet dan Simon mendefinisikan intelligensi sebagai kemampuan untuk mengarahkan fikiran atau tindakan, kemampuan untuk mengubah arah tindakan bila tindakan tersebut dilaksanakan, dan kemampuan untuk mengeritik diri sendiri atau melakukan autocriticsm. Menurut Binet, intelligensi merupakan sisi tunggal dari karakteristik yang terus berkembang sejalan dengan proses kematangan seseorang. Intelligensi dipandang sebagai sesuatu
yang
fungsional
sehingga
memungkinkan
orang
lain
untuk
mengamati dan menilai tingkat perkembangan individu berdasar suatu kriteria tertentu.
Istilah kemampuan dan kecerdasan luar biasa sering dipadankan dengan istilah "gifted" atau berbakat. Meskipun hingga saat ini belum ada satu definisi tunggal yang mencakup seluruh pengertian anak berbakat. Sebutan lain bagi anak gifted ini misalnya genius, bright, dan talented.
4) Karakteristik peserta didik berdasarkan aspek Sosial Kata emosi berasal dari bahasa latin, yaitu emovere, yang berarti bergerak menjauh. Arti kata ini menyiratkan bahwa kecenderungan bertindak merupakan hal mutlak dalam emosi. Menurut Goleman (2000 : 411) emosi merujuk pada suatu perasaan dan pikiran yang khas, suatu keadaan biologis dan psikologis dan serangkaian kecenderungan untuk bertindak. Emosi pada dasarnya adalah dorongan untuk bertindak. Biasanya emosi merupakan reaksi terhadap rangsangan dari luar dan dalam diri individu. Sebagai contoh emosi gembira mendorong perubahan suasana hati seseorang, sehingga secara fisiologi
terlihat
tertawa,
emosi
sedih
mendorong
seseorang
berperilaku menangis. Emosi berkaitan dengan perubahan fisiologis dan berbagai pikiran. Jadi, emosi merupakan salah satu aspek penting dalam kehidupan manusia, karena emosi dapat merupakan motivator perilaku dalam
8
arti meningkatkan, tapi juga dapat mengganggu perilaku intensional manusia. Goleman (2000 : 411) mengemukakan beberapa macam emosi yaitu : i. Amarah : beringas, mengamuk, benci, jengkel, kesal hati ii. Kesedihan : pedih, sedih, muram, suram, melankolis, mengasihi diri, putus asa iii. Rasa takut : cemas, gugup, khawatir, was-was, perasaan takut sekali, waspada, tidak tenang, ngeri iv. Kenikmatan : bahagia, gembira, riang, puas, riang, senang, terhibur, bangga v. Cinta : penerimaan, persahabatan, kepercayaan, kebaikan hati, rasa dekat,bakti, hormat, kemesraan, kasih vi. Terkejut : terkesiap, terkejut vii. Jengkel : hina, jijik, muak, mual, tidak suka viii. malu : malu hati, kesal
5) Karakteristik Peserta Didik berdasarkan Aspek Spiritual Kecerdasan spiritual menurut Zohar dan Marshall (2005) adalah kecerdasan tertinggi (the ultimate inteligence) yang dimiliki manusia. Berdasarkan datadata ilmiah yang telah mereka kemukakan, semakin memberikan keyakinan pada kita bahwa potensi kecerdasan spiritual naluri
ber-Tuhan memang
sudah terpatri dalam diri manusia sejak lahir. Anak-anak dilahirkan dengan kecerdasan spiritual yang tinggi. Namun perlakuan yang tidak tepat dari orang tua, sekolah dan lingkungan seringkali merusak apa yang mereka miliki, padahal potensi SQ yang terpelihara akan mengoptimalkan IQ dan EQ. disinilah letak urgensi dari pendidikan. Pendidikan dalam prosesnya dituntut mampu untuk mengembangkan dan memelihara potensi yang dimiliki oleh peserta didik. Kunci dari kecerdasan spiritual adalah mengetahui nilai dan tujuan terdalam diri kita.
6) Kesadaran diri Menurut Zohar dan Marshall Kesadaran diri adalah mengetahui apa yang kita yakini dan mengetahui nilai dan hal apa yang sungguh-sungguh memotifasi kita. Kesadaran akan tujuan hidup kita yang paling dalam. Tanpa kesadaran diri yang dalam manusia akan menjadi sosok yang super dan terbatasi ego, dikendalikan oleh perilaku,
9
emosi liar dan motivasi terendahnya. Tanpa kesadaran diri kita akan buta dan tidak sensitif terhadap kehidupan batin kita dan mudah terganggu oleh aktivitas- aktivitas dan tujuan kehidupan sehari-hari sehingga kita akan melakukan kesalahan besar dalam kehidupan kita sendiri dan kehidupan yang lain. Tanpa adanya kesadaran diri kita akan berusaha untuk meninggalkan konsekuensi-konsekuensi hidup yang tidak kita inginkan.
7) Aplikasi konsep kecerdasan spiritual menurut Danah Zohar dan Ian Marshall dalam pendidikan a) Melalui jalan tugas, penerapan jalan ini dalam keluarga adalah anak dilatih untuk melakukan tugas-tugas hariannya dengan dorongan motivasi dari dalam. Artinya, anak melakukan setiap aktifitasnya dengan perasaan senang, bukan karena terpaksa atau karena adanya
tekanan dari orang
tua. Biasanya anak akan melakukan tugas-tugasnya dengan penuh semangat apabila dia tahu manfaat baginya. Untuk itu orang tua perlu memberi motivasi, membuka wawasan sehingga setiap tindakan anak tersebut secara bertahap dimotivasi dari dalam. Anak perlu diberi waktu menggunakan kebebasan kepribadiannya, melakukan aktivitas-aktivitas favoritnya, misalnya membaca, menari, bermain musik, memancing. Permainan ini membuat anak-anak produktif dan mengembangkan kekayaan kecerdasan dalam diri mereka. Kebebasan berfikir yang efektif dan positif akan berkembang pada diri anak yang merencanakan, melalui dan menentukan sendiri arah permainannya. Berhubungan dengan hal itu, sifat-sifat orang tua yang sangat mengekang atau mengendalikan anak secara posesif akan menghambat perkembangan SQ anak. b) Melalui jalan pengasuhan, yaitu orang tua yang penuh kasih sayang, saling pengertian, cinta dan penghargaan. Anak tidak perlu dimanjakan karena akan melahirkan sifat mementingkan diri sendiri dan mengabaikan kebutuhan orang lain. Orang tua perlu menciptakan keluarga yang penuh kasih sayang dan saling memaafkan, belajar bisa mendengar dan menerima dengan baik diri kita lebih-lebih orang lain. Orang tua perlu membuka diri, mengambil resiko mengungkapkan dirinya pada putraputrinya.
10
Dengan cara demikian orang tua memberi model dan
pengalaman hidup bagi anak-anak untuk mengembangkan kecerdasan spiritual (SQ)-Nya.
2. Aktivitas Pemebelajaran Diskusi, tanya jawab, mengerjakan tugas
3. Latihan/Tugas Kasus I Dari hasil identifikasi pengetahuan, keterampilan dan sikap awal peserta didik, menunjukan bahwa hasil identifikasi keterampilan dan pengetahuan awal peserta didik dari pre test rata-rata nilainya sebagian besar (70%) dibawah standar yang dipersyaratkan. Untuk sementara nilai sikap belum diperhitungkan pada proses ini. Diskusikan dalam kelompok : Berdasarkan
kasus
diatas
saudara
sebagai
guru
yang
profesional,
menyelesaikan permasalahan tersebut yang terkait dengan, perencanaan program, pembelajaran dan pendekatan strategi pembelajaran yang digunakan
4. Rangkuman Dalam pengelolaan proses pembelajaran guru harus memiliki kemampuan mendesain program, menguasai materi pelajaran, mampu menciptakan kondisi kelas yang kondusif, terampil memanfaatkan media dan memilih sumber, memahami cara atau metode yang digunakan sesuai kebutuhan dari karakteristik anak.
Karakteristik peserta didik mempunyai peranan yang penting dalam menentukan program dan strategi pembelajaran. Adapun karakteristik yang
mendukung
pembelajaran adalah aspek fisik, intelektual, sosial-emosional, moral, spiritual, dan latar belakang sosial-budaya dan untuk memperjelas karakteristik peserta didik.
Berdasarkan pembahasan dapat kami simpulkan bahwa memahami karakteristik umum peserta didik khususnya dari segi usia, gender dan latar belakang
11
sangatlah penting bagi pendidik yang mengajar dengan beragam karakateristik peserta didik. Guru akan dapat mengetahui bagaimana mengatasi karakteristik peserta didik pada usianya, menangani adanya perbedaan gender pada peserta didik serta perbedaan latar belakang peserta didik budaya, etnik, ras, kelas sosial sehingga guru dapat menyelenggarakan pendidikan secara optimal.
5. Umpan Balik dan Tindak Lanjut Balikan a. Apa saja yang sudah saudara lakukan berkaitan dengan materi kegiatan belajar ini ? b. Pengalaman baru apa, yang saudara peroleh dari materi ajar kegiatan belajar ini ? c. Apa saja yang telah saudara lakukan yang ada hubungannya dengan materi kegiatan ini tetapi belum ditulis dimateri ini ? d. Manfaat apa saja yang saudara dapatkan dari materi kegiatan ini ? e. Aspek menarik apa yang anda temukan dari materi ajar kegiatan belajar ini?
Tindak lanjut Peserta dinyatakan berhasil dalam mempelajari modul ini apabila telah mampu menjawab soal-soal evaluasi / latihan dalam modul ini, tanpa melihat atau membuka materi dengan nilai minimal 80. Bagi yang belum mencapai nilai minimal 80 diharapkan untuk lebih giat mendalami lagi sehingga dapat memperoleh nilai minimal 80
12
KEGIATAN PEMBELAJARAN 2: POTENSI PESERTA DIDIK A. Tujuan Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta dapat;
B. Indikator pencapaian Kompetensi Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta; 1. Potensi peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu
diidentifikasi
sesuai dengan bakat 2. Potensi peserta didik dalam mata pelajaran yang diampu diidentifikasi sesuai dengan minat
C. Uraian materi 1. Judul Materi : POTENSI PESERTA DIDIK a. Pengertian Potensi Peserta Didik Potensi adalah kemampuan yang dimiliki setiap pribadi (individu) yang mempunyai kemungkinan untuk dikembangkan sehingga dapat berprestasi. Setiap manusia pasti memiliki potensi dan bisa mengembangkan dirinya untuk menjadi yang lebih baik. Kemampuan yang dimiliki manusia merupakan bekal yang sangat pokok. Berdasarkan kemampuan itu, manusia akan berkembang dan akan membuka kesempatan luas baginya untuk memperkaya diri dan mencapai taraf perkembangan yang lebih tinggi dengan meningkatkan potensi sesuai dengan bidangnya.
Potensi adalah kesanggupan, daya, kemampuan untuk lebih berkembang. Potensi peserta didik adalah kapasitas atau kemampuan dan karakteristik/sifat individu yang berhubungan dengan sumber daya manusia yang memiliki kemungkinan dikembangkan dan atau menunjang pengembangan potensi lain yang terdapat dalam diri peserta didik. Berbagai pengertian ini menegaskan bahwa setiap peserta didik memiliki kesanggupan, daya, dan mampu berkembang. Artinya, tidak boleh vonis kepada peserta didik tertentu bahwa ia tidak sanggup, berdaya, dan tidak mampu berkembang.
13
Potensi peserta didik adalah kapasitas atau kemampuan dan karakteristik / sifat individu yang berhubungan dengan sumber daya manusia yang memiliki kemungkinan dikembangkan dan atau menunjang pengembangan potensi lain. Potensi itu meliputi potensi bakat dan minat
b. Potensi Peserta Didik Berdasarkan Bakat dan Minat 1) Pengertian Potensi, bakat, dan minat merupakan modal yang dimiliki setiap individu untuk dapat mencapai apa yang diinginkannya. Karena faktor itu pula seseorang menjadi dirinya sendiri. Potensi yang merupakan kemampuan yang mempunyai kemungkinan untuk dikembangkan menjadikan manusia selalu ingin berkembang. Bakat yang merupakan merupakan suatu kemampuan lebih yang ada pada diri manusia akan membuat manusia tersebut menjadi apa yang diinginkan dengan melatih bakat tersebut. Adapun minat yang merupakan sesuatu yang benar-benar diinginkan oleh seseorang. Ketiga hal ini yang ada pada setiap individu yang merupakan pemberian atau bawaan dari lahirnya. Permasalahnnya sekarang adalah, apakah kita telah melakukan hal-hal yang menopang potensi, bakat, dan minat kita untuk berkembang atau belum.
Pendidikan merupakan salah satu cara untuk mengembangkan hal tersebut melalui berbagai kegiatan pembelajaran dan berbagai kegiatan sekolah. Dalam hal ini lembaga pendidikanlah yang memiliki tugas untuk melakukan dengan merancang berbagai piranti dan kegiatan yang ada dalam proses pendidikan dalam suatu lembaga tersebut. Kurikulum 2013 nampaknya memiliki perhatian yang cukup besar akan hal ini, karena itu dalam sosialisasi 2013 juga terdapat panduan mengembangkan diri yang pada dasarnya mengembangkan potensi, bakat, dan minat peserta didik.
2) Pengembangan diri Pengembangan diri merupakan kegiatan pendidikan di luar kegiatan mata pelajaran sebagai bagian integral dari kurikulum sekolah atau madrasah. Kegiatan pengembangan diri merupakan upaya pembentukan watak dan kepribadian peserta didik yang dilakukan melalui kegiatan pelayanan
14
konseling berkenaan dengan masalah pribadi dan kehidupan sosial, kegiatan belajar, dan pengembangan karir, serta kegiatan ekstra kurikuler. Di samping itu, untuk satuan pendidikan kejuruan, kegiatan pengembangan diri, khususnya pelayanan konseling ditujukan
guna pengembangan
kreativitas dan karir. Untuk satuan pendidikan khusus, pelayanan konseling menekankan peningkatan kecakapan hidup sesuai dengan kebutuhan khusus peserta didik.
3) Tujuan Pengembangan Diri Tujuan umum pengembangan diri adalah untuk memberikan kesempatan kepada peserta didik untuk mengembangkan dan mengekspresikan diri sesuai
dengan
kebutuhan,
potensi,
bakat,
minat,
kondisi,
dan
perkembangan peserta didik, dengan memperhatikan kondisi sekolah atau madrasah.
Adapun tujuan khusus pengembangan diri adalah menunjang pendidikan peserta didik untuk mengembangkan beberapa hal, antara lain: (1) bakat, (2) minat, (3) kreativitas, (4) kompetensi dan kebiasaan dalam kehidupan, (5) kemampuan kehidupan keagamaan, (6) kemampuan sosial, (7) kemampuan belajar, (8) wawasan dan perencanaan karir, (9) kemampuan pemecahan masalah, dan (10) kemandirian.
c. Potensi Peserta didik sesuai dengan bakat dan minat 1) Pengertian Pendidikan merupakan proses dimana manusia dididik, dikembangkan, dan diharapkan mampu memenuhi kompetensi lulusan yang diharapkan. Pendidikan yang baik mampu mengembangkan berbagai macam potensi diri masing-masing siswa. Perbedaan potensi diri ini harus dapat dipahami dengan baik oleh guru maupun orangtua dalam proses mengembangkan potensi diri anak.
2) Perkembangan Peserta Didik Pendidikan
yang
berlaku
di
Indonesia,
baik
pendidikan
yang
diselenggarakan di dalam sekolah maupun di luar sekolah, pada umumnya
15
diselenggarakan dalam bentuk klasikal. Penyelengaraan pendidikan klasikal ini berarti memberlakukan sama semua tindakan pendidikan kepada semua peserta didik, walaupun diantara masing-masing mereka sangat berbeda. Oleh karena itu, yang harus mendapatkan perhatian di dalam penyelenggaraan pendidikan adalah sifat-sifat dan kebutuhan umum remaja, seperti pengakuan akan kemampuannya, ingin untuk mendapatkan kepercayaan, kebebasan, dan semacamnya (Dadang : 2010).
3) Mengembangkan Potensi Diri Peserta Didik Berdasarkan Bakat dan Minat Potensi diri peserta didik di asah di sekolah sejak dini, tanpa menghilangkan peran orang tua dalam proses pengembangan potensi diri peserta didik. Di sekolah guru sebagai ujung tombak pembelajaran mengajarkan berbagai ilmu dan ketrampilan kepada peserta didik. Sekolah Formal yang memiliki kurikulum menurut saya tidak efektif, karena setiap anak memiliki pola pikir dan potensi diri yang berbeda. Dalam kata lain kurikulum tidak bisa menjadi patokan dalam menjalankan proses pembelajaran.
Potensi diri yang dimiliki masing-masing peserta didik seharusnya dapat disalurkan dengan baik oleh sekolah sebagai lembaga pendidikan. Kegiatan belajar yang monoton akan membuat anak merasa bosan dengan proses belajar mengajar. Kegiatan Ekstrakurikuler dapat menjadi salah satu jalan untuk menyalurkan antara peserta didik dengan bakat dan minat masing-masing. Tidak harus mengikuti kegiatan Ekstrakurikuler di sekolah, di tempat lain jika ada yang dirasa sesuai dengan bakat dan minat anak selayaknya orang tua dapat memfasilitasi anak untuk menyalurkan hoby yang sesuai dengan bakatnya .
4) Mengenal Bakat Bakat didefinisikan sebagai kemampuan alamiah atau bawaan untuk memperoleh pengetahuan atau keterampilan yang relative bisa bersifat umum (misalnya bakat intelektual umum) atau khusus (bakat akademis khusus). Bakat khusus disebut juga talent. Bakat memungkinkan
16
seseorang untuk mencapai prestasi dalam bidang tertentu, akan tetapi diperlukan latihan, pengetahuan, pengalaman dan dorongan atau motivasi agar bakat itu dapat terwujud.
Bakat yang dimiliki seseorang tidak sama antara satu dengan lainnya. Ada orang yang berbakat pada ilmu alam, tetapi tidak berbakat pada ilmu sosial, ada yang berbakat di bidang olahraga, tetapi tidak berbakat di kesenian, ada yang berbakat di bidang kesenian, tetapi tidak berbakat di keterampilan. Bakat yang dimiliki seseorang merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi keberhasilan belajar.
d. Mengenal Minat Minat adalah suatu proses yang tetap untuk memperhatikan dan menfokuskan diri pada sesuatu yang diminatinya dengan perasaan senang dan rasa puas ( Hilgar & Slameto ; 1988 ; 59).
Minat adalah suatu perangkat mental yang terdiri dari suatu campuran dari perasaan, harapan, pendirian, prasangka, rasa takut atau kecenderungan lain yang mengarahkan individu kepada suatu pikiran tertentu. (Maprare dan Slameto; 1988; 62).
Jadi, dapat disimpulkan minat ialah suatu proses pengembangan dalam mencampurkan seluruh kemampuan yang ada untuk mengarahkan individu kepada suatu kegiatan yang diminatinya
e. Cara Mengembangkan Bakat dan Minat 1) Perlu Keberanian Keberanian membuat kita mampu menghadapi tantangan atau hambatan, baik yang bersifat fisik dan psikis maupun kendala-kendala sosial atau yang lainnya. Keberanian akan memampukan kita melihat jalan keluar berhadapan dengan berbagai kendala yang ada, dan bukan sebaliknya, membuat kita takut dan melarikan diri secara tidak bertanggung jawab.
17
2) Perlu didukung Latihan Latihan adalah kunci dari keberhasilan. Latihan disini bukan saja dari segi kuantitasnya tetapi juga dari segi motivasi yang menggerakkan setiap usaha yang kelihatan secara fisik.
3) Perlu didukung Lingkungan Lingkungan disini tentu dalam arti yang sangat luas, termasuk manusia, fasilitas, biaya dan kondisi sosial lainnya., yang turut berperan dalam usaha pengembangan bakat dan minat.
4) Perlu memahami hambatan-hambatan pengembangan bakat dan cara mengatasinya. Disini sekali lagi kita perlu mengidentifikasi dengan baik kendala-kendala yang ada, kita kategorikan mana yang mudah diatasi dan mana yang sulit. Kemudian mulai kita memikirkan jalan keluarnya.
f. Persamaan Bakat Dengan Minat Persamaan diantara bakat dan minat ini yaitu perlu adanya pengembangan melalui belajar agar kemampuan dan keinginan yang ada dapat menjadi sesuatu yang nyata. Jadi tidak hanya sebatas kemampuan dan keinginan saja. Melainkan adanya kemajuan atau bentuk nyata dari apa yang dimiliki dan apa yang diminati. Jika hal tersebut diasah, maka akan menjadi sesuatu yang bermanfaat sekali untuk diri sendiri maupun lingkungan. Namun, apabila tidak diasah, maka hanya menjadi bakat dan minat yang terpendam. Tidak akan membuahkan hasil yang lebih dari hanya sekedar kemampuan dan keinginan saja
g. Perbedaan Bakat Dengan Mjnat Perlu hati-hati bahwa BAKAT tidak selalu identik dengan MINAT. BAKAT yang tidak disertai dengan MINAT,maupun MINAT yang tidak disertai dengan BAKAT akan menimbulkan GAP. Bila orang tua tidak cukup cermat dengan hal ini,akan berdampak buruk bagi anak
18
h. Faktor yang mendukung untuk mengembangkan bakat & minat 1) Faktor Intern a) Faktor Bawaan (Genetik) Faktor ini merupakan faktor yang mendukung perkembangan individu dalam minat dan bakat sebagai totalitas karakteristik individu yang diwariskan orang tua kepada anak dalam segala potensi melalui fisik maupun psikis yang dimiliki individu sebagai pewarisan dari orang tuanya. Dari segi biologi, bakat sangat berhubungan dengan fungsi otak. Bila otak kiri dominan, segala tindakan dan verbal, intelektual, sequensial, teratur rapi, dan logis. Sedangkan otak kanan berhubungan dengan masalah spasial, non verbal, estetik dan artistic serta atletis.
b) Faktor kepribadian Faktor kepribadian yaitu keadaan psikologis dimana perkembangan potensi anak tergantung pada diri dan emosi anak itu sendiri. Hal ini akan membantu anak dalam membentuk konsep serta optimis dan percaya diri dalam mengembangkan minat dan bakatnya (Ashar ; 2003).
2) Faktor Ekstern a) Faktor lingkungan Faktor
lingkungan
merupakan
olahan
dari
berbagai
hal
untuk
mendukung pengembangan minat dan bakat anak. Faktor lingkungan terbagi atas : i. Lingkungan keluarga Lingkungan keluarga merupakan tempat latihan atau belajar dan tempat anak memperoleh pengalaman, karena keluarga merupakan lingkungan pertama dan paling penting bagi anak. (Sutiono ; 1998 ; 171).
ii. Lingkungan sekolah Suatu lingkungan yang dapat mempengaruhi proses belajar mengajar kondusif yang bersifat formal. Lingkungan ini sangat berpengaruh bagi pengembangan minat dan bakat karena di lingkungan ini minat dan bakat anak dikembangkan secara intensif.
19
iii. Lingkungan sosial Suatu lingkungan yang berhubungan dengan kehidupan masyarakat. Di lingkungan ini anak akan mengaktualisasikan minat dan bakatnya kepada masyarakat.
2. Aktivitas Pemebelajaran Diskusi, tanya jawab, penugasan
3. Latihan/Tugas Lakukan tugas yang ada dibawah ini sesuai dengan langkah-langkahnya a. Bentuk kelas menjadi 4 kelompok (@ 6 – 8 orang / kelompok) b. Diskusikan “strategi yang dilakukan oleh guru jika dalam mengajar menghadapi peserta didik yang memiliki berbagai macam potensi peserta didik b. Presentasikan hasil diskusi di depan kelas! c. Perbaiki hasil diskusi berdasarkan masukan pada saat presentasi d. Kumpulkan hasil perbaikan pada fasilitator 4. Rangkuman Kegiatan pengembangan diri ditujukan untuk membantu peserta didik untuk mengaktualisasikan dirinya dengan mengembangakan minat, bakat, dan potensi yang dimilikinya untuk menjadi pribadi yang seimbang antara jasmani dan rohani. Hal ini dari perhatian pemerintah melalui undang-undang dan permen yang melandari kegiatan ini.
Ada banyak macam kegiatan dalam melakukan pengembangan diri, antara lain melalui kegiatan layanan konseling dan kegiatan bakat serta minat bagi peserta didik di sekolah atau madrasah. Melalui layanan konseling peserta didik dapat diarahkan kepada apa yang menjadi keinginannya dan untuk menyelesaikan masalah yang dihadapinya secara pribadi maupun kelompok.
20
Dalam melakukan pengembangan diri bagi peserta didik, konselor, guru dan juga tenaga kependidikan hendaknya memerhatikan kebutuhan-kebutuhan individual para peserta didik sehingga mudah untuk diarahkan dan ditingkatkan dengan melakukan kegiatan-kegiatan yang tentunya sesuai dengan kebutuhannya.
5. Umpan Balik dan Tindak Lanjut a. Balikan 1) Apa saja yang sudah saudara lakukan berkaitan dengan materi kegiatan belajar ini ? 2) Pengalaman baru apa, yang saudara peroleh dari materi ajar kegiatan belajar ini ? 3) Apa saja yang telah saudara lakukan yang ada hubungannya dengan materi kegiatan ini tetapi belum ditulis dimateri ini ? 4) Manfaat apa saja yang saudara dapatkan dari materi kegiatan ini ? 5) Aspek menarik apa yang anda temukan dari materi ajar kegiatan belajar ini? b. Tindak Lanjut Peserta dinyatakan berhasil dalam mempelajari modul ini apabila telah mampu menjawab soal-soal evaluasi / latihan dalam modul ini, tanpa melihat atau membuka materi dengan nilai minimal 80. Bagi yang belum mencapai nilai minimal 80 diharapkan untuk lebih giat mendalami lagi sehingga dapat memperoleh nilai minimal 80
21
22
KEGIATAN PEMBELAJARAN 3: BEKAL AJAR AWAL PESERTA DIDIK A. Tujuan Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta dapat : 1. Mengidentifikasi sikap awal perserta didik sesuai mata pelajaran yang diampu 2. Mengidentifikasi pengetahuan awal perserta didik sesuai mata pelajaran yang diampu 3. Mengidentifikasi keterampilan awal perserta didik sesuai mata pelajaran yang diampu 4. Pemanfaatan identifikasi bekal ajar peserta didik untuk menyusun program pembelajaran
B. Indikator pencapaian Kompetensi Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta; 1. Sikap awal peserta didik diidentifikasi berdasarkan mata pelajaran yang diampu 2. Pengetahuan awal peserta didik diidentifikasi berdasarkan mata pelajaran yang diampu 3. Keterampilan awal peserta didik diidentifikasi berdasarkan mata pelajaran yang diampu 4. Hasil identifikasi bekal ajar awal dimanfaatkan untuk penyusunan program pembelajaran
C. Uraian materi 1. Judul Materi : Bekal Ajar Awal Peserta Didik a. Bekal Ajar diidentifikasi berdasarkan Sikap Awal 1) Pengertian Sikap Awal Sikap awal peserta didik merupakan salah satu variabel didefenisikan sebagai aspek-aspek atau kualitas perseorangan peserta didik. Aspek ini bisa berupa bakat, minat, sikap, motivasi belajar, gaya belajar, kemampuan berfikir yang telah dimiliki peserta didik.
23
2) Identifikasi Sikap Awal Pengalaman belajar merupakan proses yang dinamis dan kompleks dalam keseharian hidup manusia, sehingga terus ditingkatkan secara skala waktu dan kualitas maupun kuantitas. Beberapa hal yang harus ditelaah dan diteliti terlebih dahulu tentang keadaan dasar atau sikap dasar atau kemampuan yang telah ada sebelum adanya proses belajar. hal ini diharapkan atau bertujuan agar para pendidik mampu mengukur pencapaian tujuan belajar yang dilakukan dilihat dari segi proses dan hasil.
Dalam proses pengamatan ini, ada beberapa hal yang patut diperhatikan sebagai suatu perhatian yang lebih khusus diantaranya : a. Faktor-faktor akademis b. Faktor-faktor sosial c. Kondisi belajar
Adapun sikap awal peserta didik menurut Goleman,Daniel (2000) dikelompokkan ke dalam delapan kelas yaitu : a) Belajar isyarat (signal learning). Yaitu belajar dimana tidak semua reaksi sepontan manusia menimbulkan respon.dalam konteks inilah signal learning terjadi.
Contohnya yaitu seorang guru
yang
memberikan isyarat kepada muridnya yang gaduh dengan bahasa tubuh tangan diangkat kemudian diturunkan. b) Belajar stimulus respon. Belajar tipe ini memberikan respon yang tepat terhadap stimulus yang diberikan. Reaksi yang tepat diberikan penguatan (reinforcement) sehingga terbentuk perilaku tertentu (shaping). Contohnya yaitu seorang guru memberikan suatu bentuk pertanyaan
atau gambaran
tentang
sesuatu
yang
kemudian
ditanggapi oleh muridnya. Guru memberI pertanyaan kemudian peserta didik menjawab. c) Belajar merantaikan (chaining). Tipe ini merupakan belajar dengan membuat gerakan-gerakan motorik sehingga akhirnya membentuk rangkaian gerak dalam urutan tertentu. Contohnya yaitu pengajaran tari atau senam yang dari awal membutuhkan proses-proses dan tahapan untuk mencapai tujuannya.
24
d) Belajar asosiasi verbal (verbal Association). Tipe ini merupakan belajar menghubungkan suatu kata dengan suatu obyek yang berupa benda, orang atau kejadian dan merangkaikan sejumlah kata dalam urutan yang tepat. Contohnya yaitu Membuat langkah kerja dari suatu praktek dengan bntuan alat atau objek tertentu. Membuat prosedur dari praktek kayu. e) Belajar membedakan (discrimination). Tipe belajar ini memberikan reaksi
yang
berbeda–beda
pada
stimulus
yang
mempunyai
kesamaan. Contohnya yaitu seorang guru memberikan sebuah bentuk pertanyaan dalam berupa kata-kata atau benda yang mempunyai jawaban yang mempunyai banyak versi tetapi masih dalam satu bagian dalam jawaban yang benar. Guru memberikan sebuah bentuk (kubus) peserta didik
menerka ada yang bilang
berbentuk kotak, seperti kotak kardus, kubus, dsb. f) Belajar
konsep
(concept
learning).
Belajar
mengklasifikasikan
stimulus, atau menempatkan obyek- obyek dalam kelompok tertentu yang membentuk suatu konsep. (konsep : satuan arti yang mewakili kesamaan ciri). Contohnya yaitu memahami sebuah prosedur dalam suatu praktek atau juga teori. Memahami prosedur praktek uji bahan sebelum praktek, atau konsep dalam kuliah mekanika teknik. g) Belajar dalil (rule learning). Tipe ini meruoakan tipe belajar untuk menghasilkan aturan atau kaidah yang terdiri dari penggabungan beberapa konsep. Hubungan antara konsep biasanya dituangkan dalam bentuk kalimat. Contohnya yaitu seorang guru memberikan hukuman kepada peserta didik yang tidak mengerjakan tugas yang merupakan kewajiban peserta didik, dalam hal itu hukuman diberikan supaya peserta didik tidak mengulangi kesalahannya. h) Belajar memecahkan masalah (problem solving). Tipe ini merupakan tipe
belajar
yang
menggabungkan
beberapa
kaidah
untuk
memecahkan masalah, sehingga terbentuk kaedah yang lebih tinggi (higher order rule). Contohnya yaitu seorang guru memberikan kasus atau permasalahan kepada peserta didik untuk memancing otak mereka mencari jawaban atau penyelesaian dari masalah tersebut.
25
Dalam mengenal dan mengetahui sikap awal dan karakteristik peserta didik biasanya diterapkan dalam beberapa hal, yaitu: a) Secara langsung dengan menggunakan metode-metode tertentu dengan melakukan pengambilan data yang ada dilapangan, baik melalui pengumpulan data, observasi dan sebagainya. b) Secara tidak langsung melalui orang-orang terdekat dari peserta didik yang bersangkutan. c) Dan juga bisa dilakukan melalui lingkungan peserta didik
yang
bersangkutan.
Adapun metode sederhana yang kiranya dapat dilakukan sebagai latihan dalam menganalisis sikap dan karakteristik peserta didik, sebagai berikut : a) Kumpulkanlah data sikap awal peserta didik dari sampel. Di samping data dari orang- orang yang dekat dengan sasaran, diperlukan pula data dari sampel sasaran itu sendiri dengan bentuk self-report. Ikutilah langkah-langkah sebagai berikut: Tulislah kembali perilaku khusus yang telah berhasil Anda buat dalam analisis intruksional; Atas dasar perilaku khusus tersebut, buatlah skala penilaian dalam bentuk skala Likert (sangat setuju, setuju, netral, tidak setuju, dan sangat tidak setuju); Berilah pengantar cara mengisi skala penilaian tersebut dan perbanyak secukupnya; Berikan skala penilaian tersebut kepada sejumlah orang yang dapat mewakili populasi sasaran. Jumlahnya juga tergantung dari besarnya populasi sasaran. Yang paling penting diperhatikan adalah orang-orang tersebut memang memiliki ciri seperti populasi sasaran, sehingga dapat dipandang sebagai sampel yang representative; Kumpulkan hasil isian tersebut b) Kumpulkanlah data sikap awal peserta didik dengan mengikuti langkah-langkah sebagai berikut:
26
Buatlah daftar pertanyaan atau kuisioner tentang sikap
awal
peserta didik seperti; Tempat kelahiran dan tempat dibesarkan; Pekerjaan atau bidang pengetahuan yang menjadi keahliannya atau dicita-citakan untuk menjadi bidang keahliannya; Kesenangan (hobi); Bahasa sehari-hari dan bahasa asing yang dikuasai; Alat-alat audio-visual yang dimiliki di rumah atau biasa digunakan sehari-hari;
dan
lain-lain
yang
dianggap
penting
bagi
pengembangan desain instruksional. Berikanlah kuisioner tersebut kepada sejumlah sampel yang dapat mewakili populasi sasaran; Kumpulkan hasilnya. c) Analisislah hasil pengumpulan data untuk menentukan sikap awal yang telah dikuasai. Kelompokkan sikap yang mendapat nilai cukup dan di atasnya. Pisahkan dari sikap yang masih sedang, kurang atau buruk. d) Buatlah garis batas antara kedua kelompok perilaku tersebut pada bagan hasil analisis instruksional untuk menunjukkan dua hal sebagai berikut: Sikap yang ada di bawah garis batas adalah perilaku yang telah dikuasai oleh populasi sasaran sampai tingkat cukup dan baik. Sikap ini tidak akan diajarkan kembali kepada peserta didik; Sikap yang ada di atas garis batas adalah sikap yang belum dikuasai oleh populasi sasaran atau baru dikuasai sampai tingkat sedang, kurang, dan buruk. Sikap-sikap tersebut akan diajarkan kepada peserta didik. e) Susunlah urutan sikap yang ada di atas garis batas untuk dijadikan pedoman dalam menentukan urutan materi pelajaran. f) Tafsirkanlah
data
tentang
karakteristik
peserta
didik
untuk
menggambarkan hal sebagai berikut: Lingkungan budaya; Pekerjaan atau bidang pengetahuan yang menjadi keahlian;
27
Kesenangan (hobi); Bahasa yang dikuasai; Alat audio visual yang dimiliki atau yang biasa digunakan seharihari; dan lain-lain. Data tentang sikap peserta didik untuk digunakan dalam menyusun strategi pembelajaran pada tahap selanjutnya.
b. Bekal Ajar diidentifikasi berdasarkan Pengetahuan Awal 1) Pengertian Identifikasi Pengetahuan Awal Peserta Didik Identifikasi kemampuan awal peserta didik adalah salah satu upaya para guru yang dilakukan untuk memperoleh pemahaman tentang; tuntutan, bakat, minat, kebutuhan dan kepentingan peserta didik, berkaitan dengan suatu program pembelajaran tertentu. Tahapan ini dipandang begitu perlu mengingat banyak pertimbangan seperti; peserta
didik,
perkembangan
sosial,
budaya,
ekonomi,
ilmu
pengetahuan dan teknologi, serta kepentingan program pendidikan/ pembelajaran tertentu yang akan diikuti peserta didik.
2) Tujuan mengidentifikasi pengetahuan awal Tujuan Identifikasi kemampuan awal peserta didik adalah salah satu upaya para guru yang dilakukan untuk memperoleh pemahaman tentang; tuntutan, bakat, minat, kebutuhan dan kepentingan peserta didik, berkaitan dengan suatu program pembelajaran tertentu. Tahapan ini dipandang begitu perlu mengingat banyak pertimbangan seperti; peserta didik, perkembangan sosial, budaya, ekonomi, ilmu pengetahuan dan teknologi, serta kepentingan program pendidikan/ pembelajaran tertentu yang akan diikuti peserta didik.
Tujuan Identifikasi untuk : a) Memperoleh informasi yang lengkap dan akurat berkenaan dengan pengetahuan awal peserta didik program pembelajaran tertentu.
28
sebelum mengikuti
b) Menyeleksi
tuntutan,
kecenderungan
peserta
bakat, didik
minat,
kemampuan,
berkaitan
dengan
serta
pemilihan
program-program pembelajaran tertentu yang akan diikuti mereka. c) Menentukan desain program pembelajaran dan atau pelatihan tertentu yang perlu dikembangkan sesuai dengan kemampuan awal peserta didik.
c. Bekal Ajar diidentifikasi berdasarkan Keterampilan Awal 1) Pengertian keterampilan awal peserta didik Pengertian identifikasi keterampilan Awal peserta didik adalah Kegiatan menganalisis pengetahuan awal dalam pengembangan pembelajaran merupakan pendekatan untuk mengetahuan kondisi keteramiplan yang dimiliki peserta didik apa adanya .
2) Tujuan dan manfaat identifikasi keterampilan awal Tujuan Identifikasi keterampilan awal peserta didik adalah salah satu upaya para guru yang dilakukan untuk memperoleh pemahaman tentang; tuntutan, bakat, minat, kebutuhan dan kepentingan peserta didik, berkaitan dengan suatu program pembelajaran tertentu. Tahapan ini dipandang begitu perlu mengingat banyak pertimbangan seperti; peserta didik, perkembangan sosial, budaya, ekonomi, ilmu pengetahuan dan teknologi, serta kepentingan program pendidikan/ pembelajaran tertentu yang akan diikuti peserta didik.
Manfaat Identifikasi keterampilan awal peserta didik: a. Memperoleh informasi yang lengkap dan akurat berkenaan dengan keterampilan awal peserta didik sebelum mengikuti program pembelajaran tertentu. b. Menyeleksi
tuntutan,
kecenderungan
peserta
bakat, didik
minat, berkaitan
keterampilan, dengan
serta
pemilihan
program-program pembelajaran tertentu yang akan diikuti mereka. c. Menentukan desain program pembelajaran dan atau pelatihan tertentu yang perlu dikembangkan sesuai dengan kemampuan awal peserta didik.
29
d. Hasil identifikasi bekal ajar awal dimanfaatkan untuk penyusunan program pembelajaran Belajar merupakan proses mengarahkan daya upaya dan potensi yang ada pada setiap individu mulai dari hal yang tidak tahu menjadi tahu, tentunya pada tahap ini menuju pada hal yang positif. Yaitu untuk mencapai perubahan tingkah laku dari hal yang negatif menjadi positif. Sebelum mengoptimalkan dalam proses belajar,
hal perlu diketahui
yaitu mengetahui sejauh mana sikap, pengetahuan, keterampilan yang diperoleh peserta didik sebelum mereka menerima pengetahuan yang baru
Pemilihan Strategi dan Metode Pembelajaran pengetahuan, keterampilan dan sikap
didasarkan pada
awal peserta didik. dapat
membantu guru dalam menentukan strategi atau metode pembelajaran yang
tepat
dan
sesuai,
dan
mampu
mengaitkannya
dengan
pengetahuan, keteraampilan, sikap dan keunikan individu, jenis belajar dan gaya belajar dan tingkat perkembangan yang sedang dialami peserta didik.
Dari pendekatan pembelajaran yang telah ditetapkan selanjutnya diturunkan ke dalam Strategi Pembelajaran. Newman dan Logan (Abin Syamsuddin Makmun, 2003) mengemukakan unsure- unsur strategi dari setiap usaha, yaitu: 1) Mengidentifikasi dan menetapkan spesifikasi dan kualifikasi hasil (out put)
dan
sasaran
(target)
yang
harus
dicapai,
dengan
mempertimbangkan aspirasi pemakai lulusan yang memerlukannya. 2) Mempertimbangkan dan memilih jalan pendekatan utama (basic way) yang paling efektif untuk mencapai sasaran. 3) Mempertimbangkan dan menetapkan langkah-langkah (steps) yang akan dtempuh sejak titik awal sampai dengan sasaran. 4) Mempertimbangkan dan menetapkan tolok ukur (criteria) dan patokan ukuran (standard) untuk mengukur dan menilai taraf keberhasilan (achievement) usaha.
30
5) Jika kita terapkan dalam konteks pembelajaran, keempat unsur tersebut adalah: 6) Menetapkan spesifikasi dan kualifikasi tujuan pembelajaran yakni perubahan profil perilaku dan pribadi peserta didik. 7) Mempertimbangkan dan memilih sistem pendekatan pembelajaran yang dipandang paling efektif. 8) Mempertimbangkan dan menetapkan langkah-langkah atau prosedur, metode dan teknik pembelajaran. 9) Menetapkan norma-norma dan batas minimum ukuran keberhasilan atau kriteria dan ukuran baku keberhasilan. 2. Aktivitas Pemebelajaran : Kerja Kelompok, Diskusi, Mengerjakan Tugas
3. Latihan/Tugas : Diskusikan dalam kelompok (Waktu : 15 menit ) Bagaimana merencanakan program pembelajaran dan strategi pembelajaran berdasarkan pengetahuan, keterampilan dan sikap awal yang dimiliki oleh peserta didik . 4. Rangkuman: Kegiatan
menganalisis
pengetahuan
awal
dalam
pengembangan
pembelajaran merupakan pendekatan menerima peserta didik apa adanya dan menyusun sistem pembelajaran atas dasar keadaan peserta didik tersebut. Karena itu, kegiatan menganalisis pengetahuan awal peserya didik merupakan proses untuk mengetahui pengetahuan yang dikuasai peserta didik sebelum mengikuti proses
pembelajaran, bukan untuk menentukan
kemampuan pra-syarat dalam rangka menyeleksi pesera didik sebelum mengikuti proses pembelajaran. Konsekuensi digunakannya cara ini adalah titik mulai suatu kegiatan belajar tergantung kepada perilaku awal peserta didik. Karakteristik peserta didik merupakan salah satu variabel dari kondisi pengajaran. Variabel ini didefenisikan sebagai aspek-aspek atau kualitas peserta didik. Aspek-aspek ini bisa berupa bakat, minat, sikap, motivasi belajar, gaya belajar, kemampuan berpikir dan kemampuan awal ( hasil
31
belajar ) yang telah dimilikinya. Karakteristik peserta didik akan amat berpengaruh dalam pemilihan setrategi pengelolaan, yang berkaitan dengan bagaimana menata pengajaran, khususnya komponen-komponen strategi pengajaran, agar sesuai dengan karakteristik peserta didik.
Perilaku yang akan diajarkan ini kemudian dirumuskan dalam bentuk tujuan instruksional khusus atau TIK.
Kegiatan ini memberi manfaat: a. Untuk mengetahui kualitas perseorangan sehingga dapat dijadikan petunjuk dalam mendeskripsikan strategi pengelolaan pembelajaran; b. Hasil kegiatan mengidentifikasi sikap,pengetahuan dan keterampilan awal peserta didik akan merupakan salah satu dasar dalam mengembangkan strategi dan sistem instruksional yang sesuai untuk peserta didik.
Cara melaksanakan kegiatan ini adalah sebagai berikut: a. Dilakukan di waktu awal sebelum menyusun instruksional pengajaran; c. Teknik yang digunakan dapat dengan tes, interview, observasi, dan kuisioner; d. Dapat dilakukan oleh guru mata pelajaran atau orang-orang yang dianggap paham dengan kemampuan peserta didik. 5. Umpan Balik dan Tindak Lanjut a. Balikan 1) Apa saja yang sudah saudara lakukan berkaitan dengan materi kegiatan belajar ini ? 2) Pengalaman baru apa, yang saudara peroleh dari materi ajar kegiatan belajar ini ? 3) Apa saja yang telah saudara lakukan yang ada hubungannya dengan materi kegiatan ini tetapi belum ditulis dimateri ini ? 4) Manfaat apa saja yang saudara dapatkan dari materi kegiatan ini ? 5) Aspek menarik apa yang anda temukan dari materi ajar kegiatan belajar ini?
32
b. Tindak Lanjut Peserta dinyatakan berhasil dalam mempelajari modul ini apabila telah mampu menjawab soal-soal evaluasi / latihan dalam modul ini, tanpa melihat atau membuka materi dengan nilai minimal 80. Bagi yang belum mencapai nilai minimal 80 diharapkan untuk lebih giat mendalami lagi sehingga dapat memperoleh nilai minimal 80
33
34
KEGIATAN PEMBELAJARAN 4: KESULITAN BELAJAR PESERTA DIDIK A. Tujuan Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta dapat : 1. Mengidentifikasi penyebab kesulitan belajar peserat didik berdasar faktor internal ((psikologis & fisiologis) 2. Mengidentifikasi penyebab kesulitan belajar peserat didik berdasar faktor eksternal (sosial & non sosial) 3. Pemanfaatan hasil identifikasi kesulitan belajar peserta didik dalam program perbaikan (remidial) 4. Pemanfaatan hasil identifikasi kesulitan belajar peserta didik dalam program pengayaan
B. Indikator pencapaian Kompetensi Setelah mempelajari materi ini diharapkan peserta; 1. Penyebab kesulitan belajar peserta didik diidentifikasi berdasarkan faktor internal (psikologis & fisiologis) 2. Penyebab kesulitan belajar peserta didik diidentifikasi berdasarkan faktor eksternal (sosial & non sosial) 3. Hasil identifikasi kesulitan belajar peserta didik dimanfaatkan dalam program perbaikan (remedial) 4. Hasil identifikasi kesulitan belajar peserta didik dimanfaatkan dalam program pengayaan
C. Uraian materi 1. Judul Materi : Kesulitan Belajar Peserta Didik Pengertian Kesulitan Belajar Kesulitan belajar yang didefenisikan oleh The United States Office of Education (USOE) yang dikutip oleh Abdurrahman (2003 : 06) menyatakan bahwa kesulitan belajar adalah suatu gangguan dalam satu atau lebih dari
35
proses psikologis dasar yang mencakup pemahaman dan penggunaan bahasa ajaran atau tulisan.
Di samping defenisi tersebut, ada definisi lain yang yang dikemukakan oleh The National Joint Commite for Learning Dissabilites (NJCLD) dalam Abdurrahman (2003 : 07) bahwa kesulitan belajar menunjuk kepada suatu kelompok kesulitan yang didefenisikan dalam bentuk kesulitan nyata dalam kematian dan penggunan kemampuan pendengaran, bercakap-cakap, membaca,
menulis,
menalar
atau
kemampuan
dalam
bidang
studi
matematika.
a. Penyebab kesulitan belajar peserta didik berdasarkan faktor internal (psikologis & fisiologis) 1) Faktor Fisiologis Faktor-faktor yang menjadi penyebab kesulitan belajar peserta didik ini berkaitan dengan kurang berfungsinya otak, susunan syaraf ataupun bagian-bagiantubuh lain. Para guru harus menyadari bahwa hal yang paling berperan pada waktu belajar adalah kesiapan otak dan sistem syaraf dalam menerima, memproses, menyimpan, ataupun memunculkan kembali informasi yang sudah disimpan. Kalau ada bagian yang tidak beres pada bagian tertentu dari otak seorang peserta didik, maka dengan sendirinya si siswa akan mengalami kesulitan belajar. Bayangkan kalau sistem syaraf atau otak anak kita karena sesuatu dan lain hal kurang berfungsi secara sempurna.
2) Faktor Psikologis Faktor –faktor psikologis adalah keadaan psikologis seseorang yang dapat mempengaruhi proses belajar. Beberapa faktor psikologis yang utama mempengaruhi proses belajar adalah kecerdasan siswa, motivasi , minat, sikap dan bakat.
3) Kecerdasan / Intelegensia Peserta Didik Pada umumnya kecerdasan diartikan sebagai kemampuan psiko-fisik dalam
36
mereaksikan
rangsangan
atau
menyesuaikan
diri
dengan
lingkungan melalui cara yang tepat. Dengan demikian, kecerdasan bukan hanya berkaitan dengan kualitas otak saja, tetapi juga organ-organ tubuh lainnya. Namun bila dikaitkan dengan kecerdasan, tentunya otak merupakan organ yang penting dibandingkan organ yang lain, karena fungsi otak itu sebagai organ pengendali tertinggi (executive control) dari hampir seluruh aktivitas manusia.
b. Berdasar Aspek sosial dan non sosial (Faktor Eksternal) 1) Berdasar Aspek Sosial Yang termasuk lingkungan sosial adalah pergaulan peserta didik dengan orang lain disekitarnya, sikap dan perilaku orang disekitar peserta didik dan sebagainya. Lingkungan sosial yang banyak mempengaruhi kegiatan belajar ialah orangtua dan keluarga peserta didik
itu sendiri. Sifat-sifat
orangtua, peraktk pengelolaan keluarga, ketegangan keluarga, semuanya dapat memberi dampak baik ataupun buruk terhadap kegitan belajar dan hasil yang dicapai oleh siswa. 2) Lingkungan sekolah Seperti guru, administrasi, dan teman-teman sekelas dapat memengaruhi proses belajar seorang peserta didik. Hubungan harmonis antra ketiganya dapat menjadi motivasi bagi peserta didik untuk belajar lebih baikdisekolah. Perilaku yang simpatik dan dapat menjadi teladan seorang guru atau administrasi dapat menjadi pendorong bagi peserta didik untuk belajar. 3) Lingkungan masyarakat. Kondisi lingkungan masyarakat tempat tinggal peserta didik akan memengaruhi belajar peserta didik. Lingkungan siswa yang kumuh, banyak pengangguran dan anak terlantar juga dapat memengaruhi aktivitas belajar peserta didik, paling tidak peserta didik kesulitan ketika memerlukan teman belajar, diskusi, atau meminjam alat-alat belajar yang kebetulan belum dimilkinya. 4) Lingkungan keluarga. Lingkungan ini sangat memengaruhi kegiatan belajar. Ketegangan keluarga,
sifat-sifat
orangtua,
demografi
keluarga
(letak
rumah),
pengelolaankeluarga, semuannya dapat negati dampak terhadap aktivitas belajar peserta didik. Hubungan anatara anggota keluarga, orangtua, anak,
37
kakak, atau adik yang harmonis akan membantu peserta didik melakukan aktivitas belajar dengan baik.
c. Faktor penyebab kesulitan belajar peserta didik diidentifikasi berdasarkan pencapaian
kompetensi
mata
pelajaran
yang
diampu
pencapaian
kompetensi mata pelajaran yang diampu 1) Pengertian Belajar Sebelum membahas mengenai penyebab kesulitan kesulitan belajar, akan lebih jelas jika kita memahami terlebih dahulu pengertian belajar dan kesulitan belajar beserta penyebabnya. Belajar merupakan suatu perubahan dalam diri seseorang yang terjadi karena pengalaman. Menurut C.T. Morgan dalam Introduction to Psycology (1961) merumuskan belajar sebagai “suatu perubahan yang relative menetap dalam tingkah laku sebagai akibat dari pengalaman yang lalu” (Sobur, 2003: 219). Jadi bisa disimpulkan bahwa belajar sangat erat kaitannya dengan perubahan tingkah laku seseorang. Akan tetapi perubahan yang bukan terjadi karena adanya proses-proses belajar tidak dapat dikatakan sebagai belajar. Perubahan selain belajar antara lain karena adanya proses fisiologis (misal: sakit) dan perubahan terjadi karena adanya proses-proses pematangan (misal : bayi yang mulai dapat berjalan).
2) Pengertian Kesulitan Belajar Untuk memperjelas tentang kesulitan belajar , penulis akan memaparkan beberapa pengertian menurut pendapat para ahli sebagai berikut : Kesulitan Belajar Kesulitan belajar yang didefenisikan oleh The United States Office of Education (USOE) yang dikutip oleh Abdurrahman (2003:06) menyatakan bahwa kesulitan belajar adalah suatu gangguan dalam satu atau lebih dari proses psikologis dasar yang mencakup pemahaman dan penggunaan bahasa ajaran atau tulisan.
d. Mengidentifikasi Kecakapan Peserta Didik yang memerlukan perbaikan Konsep identifikasi masalah kesulitan belajar
38
Sebelum mengidentifikasi kecakapan atau masalah kesulitan belajar peserta didik, guru sangat dianjurkan untuk terlebih dahulu mengenali gejala dengan cermat
terhadap fenomena yang menunjukkan kemungkinan adanya
kesulitan belajar yang melanda peserta didik tersebut. Upaya ini disebut diagnosis yang bertujuan menetapkan “jenis penyakit” yakni jenis kesulitan belajatr peserta didik yang memerlukan perbaikan.
e. Remedial dan program pengayaan Remedial merupakan suatu treatmen atau bantuan untuk mengatasi kesulitan belajar. Berikut adalah beberapa program asesmen yang bisa dijalankan atau dijadikan acuan dalam melakukan pengajaran remedial. Yang antara lain dalam bidang berhitung, membaca pemahaman dan menulis.
Pengayaan adalah kegiatan tambahan yang dieberikan kepada peserta didik yang telah mencapai ketentuan dalam belajar yang diamaksudkan untuk menambah wawasan atau memeperluas pengetahuannya dalam materi pelajaran yang telah dipelajarinya. Disamping itu pembelajaran pengayaan bisa diartikan memberikan pemahaman yang lebih dalam dari pada sekedar standar kompetensi dalam kurikulum.
Adapun tujuan pengayaan selain untuk meningkatakan pemahaman dan wawasan tehadap materi yang sedang atau telah dipelajarinya juga agar peserta didik dapat belajar secara optimal baik dalam hal pendaya gunaan kemampuannya maupun perolehan dari hasil belajar
2. Aktivitas Pemebelajaran : Membaca, mengerjakan tugas 3. Latihan/Tugas : Kegiatan Individu Buatlah rangkuman dari materi pokok 4 kegiatan belajar sub. materi 1 dan sub. materi 2! Hasilnya serahkan kepada fasilitator.
39
4. Rangkuman : Kesulitan belajar adalah suatu gangguan dalam satu atau lebih dari proses psikologis dasar yang mencakup pemahaman dan penggunaan bahasa ajaran atau tulisan.
Peserta didik yang mengalami kesulitan belajar itu biasa dikenal dengan sebutan prestasi rendah/kurang (under achiever). Peserta didik ini tergolong memiliki IQ tinggi tetapi prestasi belajarnya rendah (di bawah rata-rata kelas).
Dapat disimpulkan bahwa kesulitan belajar ialah suatu keadaan dimana peserta didik tidak dapat menyerap pelajaran dengan sebagaimana mestinya.
Dalam pembelajaran remedial diperlukan untuk menyebuhkan atau membuat baik materi dari pelajaran yang dikiranya sulit untuk dipahami, maka siswa harus mengulang materi tersebut untuk membuat siswa tersebut paham dengam materinya. Tujuan guru melaksanakan kegiatan remedial adalah membantu siswa yang mengalami kesulitan menguasai kompetensi yang telah ditentukan agar mencapai hasil belajar yang lebih baik. Terdapat 6 fungsi dalam pembelajaran remedial yaitu fungsi korektif, fungsi emahaman, fungsi penyesuaian, fungsi pengayaan, fungsi akselerasi, fungsi terapeutik.
Dalam pembelajaran pengayaan yaitu suatu kegiatan yang diberikan kepada siswa kelompok cepat agar mereka dapat mengembangkan potensinya secara optimal dengan memanfaatkan sisa waktu yang dimilikinya, kegiatan pengayaan dilaksanakan dengan tujuan memberikan kesempatan kepada siswa untuk memperdalam penguasaan materi pelajaran yang berkaitan dengan tugas belajar yang sedang dilaksanakan sehingga tercapai tingkat perkembangan yang optimal. Terdapat 3 faktor dalam pembelajaran pengayaan yaitu faktor siswa, faktor manfaat edukatif, faktor waktu.
Langkah-langkah yang harus ditempuh dalam kegiatan remedial yaitu Analisis hasil diagnosis, Identifikasi penyebab kesulitan, Penyusunan rencana dan Pelaksanaan kegiatan. Sedangkan langkah-langkah untuk pelaksanaan
40
pembelajaran pengayaan yaitu Identifikasi Kelebihan Kemampuan Belajar dan Bentuk Pelaksanaan Pembelajaran Pengayaan. 5. Umpan Balik dan Tindak Lanjut : a. Balikan 1) Apa saja yang sudah saudara lakukan berkaitan dengan materi kegiatan belajar ini ? 2) Pengalaman baru apa, yang saudara peroleh dari materi ajar kegiatan belajar ini ? 3) Apa saja yang telah saudara lakukan yang ada hubungannya dengan materi kegiatan ini tetapi belum ditulis dimateri ini ? 4) Manfaat apa saja yang saudara dapatkan dari materi kegiatan ini ? 5) Aspek menarik apa yang anda temukan dari materi ajar kegiatan belajar ini?
b. Tindak lanjut Peserta dinyatakan berhasil dalam mempelajari modul ini apabila telah mampu menjawab soal-soal evaluasi / latihan dalam modul ini, tanpa melihat atau membuka materi dengan nilai minimal 80. Bagi yang belum mencapai nilai minimal 80 diharapkan untuk lebih giat mendalami lagi sehingga dapat memperoleh nilai minimal 80
41
42
PENUTUP A. Kesimpulan Kegiatan pembelajaran modul ini memberikan informasi tentang pemahaman karakteristik peserta didik, identifikasi potensi peserta didik, identifikasi belajar peserta didik dan identifikasi kesulitan belajar peserta ddidik. Dalam modul ini memberikan informasi kepada guru harus memiliki kemampuan mendesain program, menguasai materi pelajaran, mampu menciptakan kondisi kelas yang kondusif, terampil memanfaatkan media dan memilih sumber, memahami cara atau metode yang digunakan sesuai kebutuhan dari karakteristik anak.
Kegiatan menganalisis pengetahuan awal dalam pengembangan pembelajaran merupakan pendekatan menerima peserta didik
apa adanya dan menyusun
sistem pembelajaran atas dasar keadaan peserta didik tersebut. Karena itu, kegiatan menganalisis pengetahuan awal peserya didik merupakan proses untuk mengetahui pengetahuan yang dikuasai peserta didik sebelum mengikuti proses pembelajaran, bukan untuk menentukan kemampuan pra-syarat dalam rangka menyeleksi pesera didik sebelum mengikuti proses pembelajaran. Konsekuensi digunakannya cara ini adalah titik mulai suatu kegiatan
belajar tergantung
kepada perilaku awal peserta didik. Karakteristik peserta didik akan amat berpengaruh dalam pemilihan setrategi pengelolaan, yang berkaitan dengan bagaimana menata pengajaran, khususnya komponen-komponen strategi pengajaran, agar sesuai dengan karakteristik peserta didik.
Perilaku yang akan diajarkan ini kemudian dirumuskan dalam bentuk tujuan instruksional, kegiatan ini memberi manfaat: a. Untuk mengetahui kualitas perseorangan sehingga dapat dijadikan petunjuk dalam mendeskripsikan strategi pengelolaan pembelajaran; b. Hasil kegiatan mengidentifikasi perilaku dan karakteristik awal siswa akan merupa-kan salah satu dasar dalam mengembangkan sistem instruksional yang sesuai untuk siswa. Cara melaksanakan kegiatan ini adalah sebagai berikut: a. Dilakukan di waktu awal sebelum menyusun instruksional pengajaran;
43
b. Teknik yang digunakan dapat dengan tes, interview, observasi, dan kuisioner; c. Dapat dilakukan oleh guru mata pelajaran atau orang-orang yang dianggap paham dengan kemampuan peserta didik
Faktor- faktor yang mempengaruhi proses belajar terdiri atas faktor internal dan eksternal. Faktor internal adalah faktor-faktor yang berasal dari dalam diri individu dan dapat mempengaruhi hasil belajar individu. Faktor-faktor internal ini meliputi faktor fisiologis dan faktor psikologis. Sedangkan faktor eksternal yang memengaruhi balajar dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu faktor lingkungan sosial dan factor lingkungan nonsosial.
Faktor-faktor fisiologis adalah faktor-faktor yang berhubungan dengan kondisi fisik individu. Faktor-faktor psikologis adalah keadaan psikologis seseorang yang dapat mempengaruhi proses belajar. Beberapa faktor psikologis yang utama mempengaruhi proses belajar adalah kecerdasan peserta didik , motivasi, minat, sikap dan bakat.
Faktor-faktor eksternal yang meliputi lingkungan social diantaranya faktor sekolah, masyarakat, dan keluarga. Sedangkan faktor eksternal lingkungan nonsosial diantaranya lingkungan alamiah, instrumental, dan mata pelajaran. Peranan guru sangat penting dalam pelaksanaan proses pembelajaran, selain sebagai nara sumber guru juga merupakan pembimbing dan pengayom bagi para peserta didik yang ada dalam suatu kelompok belajar.
Pada hakikat proses belajar mengajar, pembelajaran merupakan proses komunikasi, maka pembelajaran seyogyanya tidak atraktip melainkan harus demokrasi. Peserta didik harus menjadi subjek belajar, bukan hanya menjadi pendengar setia atau pencatat yang rajin, tetapi siswa harus aktif dan kreatif dalam berbagai pemecahan masalah. Dengan demikian guru harus dapat memilih dan menentukan pendekatan dan metode yang disesuaikan dengan kemampuannya, kekhasan bahan pelajaran, keadaan sarana dan keadaan peserta didik
44
B. Tindak Lanjut Peserta dinyatakan berhasil dalam mempelajari modul ini apabila telah mampu menjawab soal-soal evaluasi / latihan dalam modul ini, tanpa melihat atau membuka materi dengan nilai minimal 80. Bagi yang belum mencapai nilai minimal 80 diharapkan untuk lebih giat mendalami lagi sehingga dapat memperoleh nilai minimal 80.
C. Evaluasi Petunjuk: 1. Bacalah dengan seksama soal berikut ini 2. Berilah tanda silang (X) pada jawaban yang paling benar
Soal : 1. Dalam perspektif psikologis, peserta didik adalah ………………….. A. Individu yang sedang dalam proses pertumbuhan dan perkembangan pembelajaran B. individu yang sedang berada dalam proses pertumbuhan dan perkembangan C. individu yang sedang dalam proses perencanaan pendidikan dan pengajaran D. individu yang sedang berada dalam proses pendidikan dan perkembangan 2. Perubahan –perubahan yang terjadi pada aspek fisik peserta didik meliputi …. A. perubahan ukuran badan, perubahan proporsi tubuh, munculnya ciri-ciri kelamin utama(primer) dan ciri kelamin kedua(skunder) B. perubahan ukuran tubuh ,perubahan proporsi tubuh, munculnya ciri-ciri kelamin utama(primer) dan ciri kelamin kedua(skunder) C. perubahan bentuk badan ,perubahan proporsi tubuh, munculnya ukuran kelamin utama(primer) dan ciri kelamin kedua(skunder) D. perubahan tubuh ,perubahan proporsi tubuh, munculnya ukuran kelamin utama(primer) dan ciri kelamin kedua(skunder)
45
3. Secara Umum karakteristik peserta didik adalah ………… A. gaya hidup individu secara umum yang dipengaruhi oleh usia, gender, dan latar belakang yang telah dibawa sejak lahir dan dari lingkungan sosialnya untuk menantukan kualitas hidupnya B. gaya hidup individu secara umum yang dipengaruhi oleh lingkungan, dan, latar belakang yang telah dibawa sejak lahir dan dari orang tua untuk menantukan kualitas hidupnya C. gaya hidup kelompok secara umum yang dipengaruhi oleh gender, dan latar belakang yang telah dibawa sejak lahir dan dari lingkungan sosialnya untuk menantukan kualitas hidupnya D. gaya hidup individu secara umum yang dipengaruhi oleh usia, dan gender, yang telah dibawa sejak lahir dan dari lingkungan keluarga untuk menantukan kualitas hidupnya 4. Potensi peserta didik adalah …. A. kapasitas atau kemampuan dan karakteristiki ndividu yang berhubungan dengan sumber daya manusia yang memiliki kemungkinan dikembangkan dan atau menunjang pengembangan potensi lain yang terdapat dalam diri peserta didik B. kapasitas dan keterampilan serta karakteristik individu yang berhubungan dengan sumber daya alam yang memiliki kemungkinan dikembangkan dan atau menunjang pengembangan potensi lain yang terdapat dalam diri peserta didikindividu yang sedang dalam proses perencanaan pendidikan dan pengajaran C. kapasitas atau kompetensi dan karakteristik individu yang berhubungan dengan sumber daya alam yang memiliki kemungkinan dikembangkan dan atau menunjang pengembangan potensi lain yang terdapat dalam diri peserta didik D. kapasitas atau kemampuan dan karakteristik individu yang berhubungan dengan sumber daya alam yang memiliki kemungkinan dikembangkan dan atau menunjang pengembangan potensi lain yang terdapat dalam diri peserta didik
46
5. Kemampuan yang dimiliki seseorang yang dapat dikembangkan dan ditingkatkan apabila dilatih dengan baik. Kemampuan yang terlatih ini akan menjadi suatu kecakapan, keahlian, dan ketrampilan dalam bidang tertentu adalah …. A. Potensi diri B. Potensi individu C. Potensi kelompok D. Potensi manusia 6. Pengertian menganalisiis pengetahuan Awal peserta didik adalah …………… A.
Kegiatan menganalisis pengetahuan awal dalam pengembangan pembelajaran merupakan pendekatan menerima peserta didik apa adanya dan menyusun sistem pembelajaran atas dasar keadaan peserta didik tersebut
B.
Kegiatan menelaah pengetahuan awal dalam pengembangan pembelajaran merupakan pendekatan menerima peserta didik apa adanya dan menyusun sistem pembelajaran atas dasar keadaan peserta didik tersebut
C. Kegiatan mengidentifikasi pengetahuan awal dalam pengembangan pembelajaran merupakan pendekatan menerima peserta didik apa adanya dan menyusun sistem pembelajaran atas dasar keadaan peserta didik tersebut D. Kegiatan mengukur pengetahuan awal dalam pengembangan pembelajaran merupakan pendekatan menerima peserta didik apa adanya dan menyusun sistem pembelajaran atas dasar keadaan peserta didik tersebut 7. Langkah-Langkah identifikasi Pengetahuan Awal adalah …….. A. melakukan observasi, tabulasi karakteristik, dan pembuatan daftar strategi karakteristik peserta didik B. melakukan pengamatan, tabulasi karakteristik, dan pembuatan daftar strategi karakteristik peserta didik C. melakukan dokumentasi, tabulasi karakteristik, dan pembuatan daftar strategi karakteristik peserta didik
47
D. melakukan simulasi, tabulasi karakteristik, dan pembuatan daftar strategi karakteristik peserta didik
8. Sikap awal peserta didik menurut Gagne dikelompokkan ke dalam delapankelas yaitu : A. belajar langsung, belajar stimulus, belajar merantaikan, belajar asosiasi verbal, belajar membedakan, belajar konsep, belajar dalil, dan belajar memecahkan masalah B. belajar isyarat, belajar stimulus, belajar merantaikan, belajar asosiasi verbal, belajar membedakan, belajar konsep, belajar dalil, dan belajar memecahkan masalah C. belajar membedakan, belajar stimulus, belajar merantaikan, belajar asosiasi verbal, belajar membedakan, belajar konsep, belajar dalil, dan belajar memecahkan masalah D. belajar demonstrasi, belajar stimulus, belajar merantaikan, belajar asosiasi verbal, belajar membedakan, belajar konsep, belajar dalil, dan belajar memecahkan masalah 9. Apa yang dimaksudkan dengan kesulitan belajar ….. A. suatu keadaan dimana peserta didik tidak dapat menyerap pelajaran dengan sebagaimana mestinya B. suatu keadaan dimana peserta didik tidak dapat menyerap pengetahuan dengan sebagaimana mestinya C. suatu keadaan dimana peserta didik tidak dapat menyerap keterampilan dengan sebagaimana mestinya D. suatu keadaan dimana peserta didik tidak dapat menyerap pengetahuan dan keterampilan dengan sebagaimana mestinya
10.
Aspek yang mempengaruhi kesulitan belajar peserta didik adalah ……..
A. aspek fisiologis , psikologis, aspek sosial dan non sosial B. aspek lingkungan , gender, aspek sosial dan non sosial C. aspek keturunan , psikologis, aspek sosial dan non sosial D. aspek gender , psikologis, aspek sosial dan non sosial
48
D. Kunci Jawaban 1. A 2. B 3. A 4. A 5. A 6. B 7. A 8. B 9. A 10. A
49
50
DAFTAR PUSTAKA
Abdurrahman,2003. Desain Instruksional. Tiga Searngkai Solo
Abin Cyamudin Maknum,2003. Psikologi Pendidikan.Jakarta:Pedoman Ilmu Jaya
Azhar Arsyad, Media Pembelajaran, Edisi 1, Cetakan 4, Penerbit PT. Raja Grafindo Persada, Jakarta, 2003.
Anisah.2011,Psikologi Belajar Mengajar.Bandung: Citra Aditya
Bachri,Syaiful.2000.Mengembangkan Bakat dan Kreaktifitas Peserta
Didik.
Jakarta: PT.Gramedia
Bahri Djamarah, 2002. Psikologi Belajar. Jakarta, CV Rineka Cipta.
Bobbi Deporter & Hernacky, Mike, 2004. Quantum Learning, Jakarta: Kaifa
Clark,B.1998. Educational Psychology. New York
Dadang,2010.
Mengembangkan
Bakat
dan
Kreaktifitas
Peserta
Didik.Jakarta:PT.Gramedia
Dahlan,1994. Identifikasi Perilaku dan karakteristik Siswa. Jakarta: PT.Gramedia
Djali, 2008. Psikologi Pendidikan. Jakarta. Bumi Aksara DePorter, dkk. (2000). Quantum teaching: Mempraktikkan quantum learning di ruang-ruang kelas. PT. Mizan Pustaka: Bandung. Dimyati dan Mudjiono. 2006. Belajar dan Pembelajaran. Jakarta: Rineka Cipta. Eveline Siregar,2010. Belajar dan Pembelajaran.Bandung: Alfabeta
51
Fudyatanto.2002. Psikologi Pendidikan. Bandung:Bumi Aksara Goleman, Daniel, Working With Emotional Intelligence (terjemahan). Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama, 2000 Gunarso,1988. Identifikasi Prilaku Siswa.Jakarta:PT.Gramedia Gordon Dryden & Jeannette Vos. (1999). Revolusi belajar: The learning revolution. Bandung: Kafia Jim Barret & Geoff Williams. Tes Bakat Anda. Cetakan IV, Terjemahan Oleh Tito Ananta Darwis, Rasyid. Jakarta : Penerbit gaya Media Pratama.2000 Munzert Konsultan Ahli : Indri Savitri, Kepala Divisi Klinik dan Layanan Masyarakat LPTUI ,Psikolog,Salemba, Jakarta Lukmanul Hakim, 2010. Perencanaan Pembelajaran, Bandung, CV Wacana Prima Mahmud,1990. Teori Pembelajaran, Jogyakarta:Mirza Media Pustaka Muhibbin syah, 2003. Psikologi belajar. Jakarta. PT. Raja Grafinda Persada Modul Psikologi Perkembangan, Universitas Negeri Jakarta, 2004 Monks, 1988. Social Psychology, New York, Randowm House Nana Sudjana dan Ahmad Rivai, Teknologi Pengajaran, Cetakan keempat, Penerbit Sinar Baru Algensindo, Bandung, 2003
Nana Syaodih.S. 2005. Landasan Psikologi Proses Pendidikan. Bandung. Remaja Rosdakarya.
Nashar, 2004. Peranan Motivasi dan Kemampuan Awal Dalam Kegiatan Pembelajaran. Jakarta. Delia Press Richard I. Arends, Learning To Teach, Pustaka Pelajar, Yogyakarta, 2008
52
Rustandi,T,1998. Psikologi Belajar. Jakarta: PT.Raja Grafindo Persada Slameto. (1988). Belajar dan Faktor-faktor yang mempengaruhinya. Jakarta: Bina Aksar
Sobur,2003. Psikologi Pendidikan. Yogyakarta
Syah, 2003. Analisis Pembelajaran dan Indentifikasi Perilaku serta karakteristik Siswa. Jakarta:PT.Gramedia
Suryabrata,1984. Psikologi Pendidikan. Jakarta Cv. Rajawali
Sunarto,2010. Keberbakatan Intelektual. Jakarta: Grasindo
Sudirman,
1990.Pengantar
Psikologi
Pendidikan.Yayasan
Penerbitan
Fak.Psikologi Yogyakarta
Uno,H. 2007. Analisis Kontek dan Karakteristik Siswa. Bandung: Sinar Baru Algesindo
Usman.U. 1989. Menjadi Guru Profesional. Bandung.PT.Remaja Rosdakarya Utami,2003. Kesulitan belajar dan Faktor yang Mempengaruhinya.Jakarta:Rineka Cipta Warkitri,1990. Psikologi Pendidikan dan Evaluasi Belajar.Jakarta: PT.Gramedia Wardani,1991. Psikologi Pendidikan. Jakarta: Aksara Baru Yusuf,2004.Mengembangkan Bakat dan Minat. Jakarta :PT.Gramedia Zohar dan Marshal, 2005. Spiritual Capital. Bandung:PT. Mizan Pustaka
53
54
GLOSARIUM Emosi adalah suatu perasaan (afek) yang mendorong individu untuk merespon atau bertingkah laku terhadap stimulus, baik yang berasal dari dalam maupun dari luar dirinya Faktor Fisik adalah
dalam penyelenggaraan pendidikan, perlu diperhatikan
sarana dan prasarana yang ada jangan sampai menimbulkan gangguan pada peserta didik. Misalnya: tempat didik yang kurang sesuai, ruangan yang gelap dan terlalu sempit yang dapat menimbulkan gangguan kesehatan Faktor Psikososial adalah perkembangan emosi peserta didik sengat erat kaitannya
dengan
faktor-faktor:
perubahan
jasmani,
perubahan
dalam
hubungannya dengan orang tua, perubahan dalam hubungannya dalam temanteman, perubahan pandangan luar (dunia luar) dan perubahan dalam hubungannya dengan sekolah Faktor Sosial-Kulture adalah faktor problem yang dialaminya peserta didik, yang berakibat mereka melepaskan diri dari orang tua dan mengarahkan perhatiannya pada lingkuan di luar keluarganya untuk bergabung dengan teman sekebudayaannya, guru dan sebagainya. Lingkungan teman memegang peranan dalam kehidupan remaja. Faktor akademis adalah jumlah siswa yang dihadapi di dalam kelas, rasio guru dan peserta didik
menentukan kesuksesan belajar. Di samping itu, indeks
prestasi, tingkat inteligensi siswa juga tidak kalah penting. Faktor Sosial adalah hubungan kedekatan sesama siswa dan keadaan ekonomi peserta didik itu sendiri mempengaruhi pribadi siswa tersebut Inomasi adalah mengembangkan konsep atau barang yang sudah ada menjadi ditambah sesua asesoris Intelligensi adalah kemampuan untuk mengarahkan fikiran atau tindakan, kemampuan untuk mengubah arah tindakan bila tindakan tersebut dilaksanakan, dan kemampuan untuk mengeritik diri sendiri atau melakukan autocriticsm Karakteristik peserta didik adalah
orang yang menerima pengaruh dari
seseorang atau sekelompok orang yang menjalankan pendidikan
55
Kreaktifitas adalah menenukan susesuatu dari yang belum ada menjadi ada Kecerdasan spiritual adalah kecerdasan yang kita gunakan untuk membuat kebaikan, kebenaran, keindahan dan kasih sesama dalam hidup kita.. Kecerdasan spiritual menurut Danah Zohar dan Ian Marshall adalah kecerdasan tertinggi. Kunci dari kecerdasan spiritual adalah mengetahui nilai dan tujuan terdalam diri kita. Karakteristik peserta didik menurut Binet Simon adalah memperoleh informasi yang lengkap dan akurat berkenaan dengan keterampilan awal peserta didik sebelum mengikuti program pembelajaran tertentu, menyeleksi tuntutan, bakat, minat, keterampilan, serta kecenderungan peserta didik berkaitan dengan pemilihan program-program pembelajaran tertentu yang akan diikuti mereka, menentukan desain program pembelajaran dan atau pelatihan tertentu yang perlu dikembangkan sesuai dengan kemampuan awal peserta didik. Keterampilan awal (Entry Behavior) adalah keterampilan yang telah diperoleh peserta didik sebelum dia memperoleh keterampilan terminal tertentu yang baru Pengertian menganalisiis pengetahuan Awal peserta didik adalah Kegiatan menganalisis
pengetahuan
awal
dalam
pengembangan
merupakan pendekatan menerima peserta didik
pembelajaran
apa adanya dan menyusun
sistem pembelajaran atas dasar keadaan peserta didik tersebut Peserta didik adalah unsur penting dalam kegiatan interaksi edukatif karena sebagai pokok persoalan dalam semua aktifitas pembelajaran . Psikologi merupakan suatu disiplin ilmu yang sangat besar manfaatnya bagi kehidupan manusia Pengayaan adalah kegiatan tambahan yang dieberikan kepada peserta didik yang telah mencapai ketentuan dalam belajar yang diamaksudkan untuk menambah wawasan atau memeperluas pengetahuannya dalam materi pelajaran yang telah dipelajarinya Remediasi adalah kegiatan yang dilaksanakan untuk membetulkan kekeliruan yang dilakukan siswa. Kalau dikaitkan dengan kegiatan pembelajaran, kegiatan remediasi dapat diartikan sebagai suatu kegiatan yang dilaksanakan untuk memperbaiki kegiatan pembelajaran yang kurang berhasil.
56
Sikap awal adalah sikap yang dimiliki oleh peserta didik siswa sebelum dia memperoleh keterampilan terminal tertentu yang baru Strategi
Pembelajaran
menyampaikan
materi
adalah
suatu
pembelajaran
cara
yang
didasarkan
digunakan
pada
untuk
pengetahuan,
keterampilan dan sikap awal peserta did
57
58
