Tugas Portofolio Prakarya Dan Kewirausahaan Bidang Rekayasa [PDF]

Citation preview

Tugas Portofolio Prakarya Dan Kewirausahaan Bidang Rekayasa “Elektronika Praktis dan Sistem Kendali Otomatis” XII-MIPA E 2015/2016



PEMERINTAH KOTA PROBOLINGGO



DINAS PENDIDIKAN



SEKOLAH MENENGAH ATAS NEGERI 1



Jl. Soekarno Hatta 137 Probolinggo Telp./ Fax. (0335) 421566



ELEKTRONIKA PRAKTIS Elektronika praktis adalah rangkaian alat elektronika yang sederhana dan dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Produk Elektronika baru dapat dikatakan berkembang saat era Transistor ditemukan pada tahun 1947. Transistor adalah alat semikonduktor yang digunakan baik sebagai penguat arus maupun tegangan, dan dapat juga berfungsi sebagai saklar dalam proses switching. Transistor dibuat pertama kali oleh John Bardeen, William Schokley, dan Walter Bratain. Transistor kemudian dikembangkan menjadi satu rangkaian terpadu yang lebih dikenal dengan IC (integrated Circuit). Transistor merupakan komponen utama dalam setiap rangkaian elektronika. Transistor terdiri dari 3 lapis utama, yaitu N-P-N atau P-N-P. Kedua jenis lapis utama ini pun menjadikan transistor terbagi dalam dua jenis, yaitu Transistor NPN (katoda-anoda-katoda atau kaki anoda yang disatukan) dan Transistor PNP (anoda-katoda-anoda atau kaki katoda yang disatukan). Transistor memiliki 3 kaki utama, yaitu : 1) Emiter (E), 2) Basis (B), dan 3) Collector (C).



Gambar 5. Transistor. Untuk menentukan posisi kaki Basis pada sebuah Transistor maka dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut : Putar batas ukur Multimeter pada posisi Ohmmeter x10 atau x100.Misalkan kaki transistor pada awalnya kita namakan A, B, dan C. Bila probe merah atau hitam diletakkan pada kaki A dan probe lainnya diletakkan pada kaki B dan C secara bergantian dan membuat jarum bergerak semua, dan jika dibalik posisi hubungnya maka jarum tidak bergerak semua, maka itulah kaki BASIS. Untuk menentukan posisi kaki Collector pada sebuah Transistor maka dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut : Putar batas ukur Multimeter pada posisi Ohmmeter x1K atau x10K. Bila probe merah diletakkan pada kaki B dan probe hitam diletakkan pada kaki C, sementara kaki A (yang telah diketahui sebelumnya adalah kaki basis) dan kaki B dipegang



dengan tangan tapi antar kaki diusahakan untuk tidak sampai terhubung. Apabila jarum bergerak sedikit berarti kaki B itulah kaki Collector. Sementara untuk menetukan kaki Emiter diketahui jika kaki basis dan colector sudah diketahui sebelumnya, sehingga kaki yang tersisa berarti adalah kaki emiter. Untuk mengetahui apakah sebuah Transistor dapat berfungsi dengan baik maka dapat dilakukan cara seperti yang



1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.



dapat dilihat pada Gambar 8 dan 9 berupa tabel petunjuk. Fungsi Transistor antara lain adalah sebagai berikut : Penguat Arus, Penguat Tegangan, Penguat Daya (AC maupun DC), Penyearah, Sirkuit pemutus dan penyambung (Switching), Stabilisasi tegangan, Modulasi sinyal, Isolator, dan Pembangkit frekuensi rendah maupun tinggi.



Gambar 6. Transistor PNP



Gambar 7. Transistor NPN.



Gambar 8. Mengecek Kaki Transistor PNP.



Gambar 9. Mengecek Kaki Transistor NPN.



Gambar 10. Rangkaian Terpadu/IC PRODUK ELEKTRONIKA PRAKTIS RUMAH TANGGA Ada banyak produk elektronika praktis rumah tangga, pada umumnya dalam satu rumah sederhana akan kita temui alat-alat elektronika seperti : Kulkas, Televisi, Dispenser, Mesin Cuci, dan lain lain. Alat-alat elektronika tersebut memiliki manfaat dan kegunaan masing-masing. Namun tanpa kita sadari beberapa alat memiliki komponen utama yang sama. Perbedaan dari tiap alat-alat elektronika praktis tersebu lebih pada pengemasan dan berapa banyak komponen yang diperlukan dalam satu alat elektronika praktis. Contohnya adalah komponen utama seperti heater akan kita temukan pada Teko Listrik, Water Heater, Oven/Microwave, Kompor Listrik, dan Pemanas Ruangan. Komponen utama seperti Kondensor akan kita jumpai pada AC, Kulkas, dan AC Mobil. Komponen utama seperti Motor Listrik akan kiita jumpai pada Mesin Cuci, Oven, Kipas Angin, dan Sepeda Motor. PRODUK ELEKTRONIKA PRAKTIS 1. Tracking System Panel Surya Tracking Sistem Panel Surya atau Sistem Pelacak Panel Surya berfungsi untuk mencari, mengarahkan, dan membantu panel surya dalam mendeteksi panas matahari, sehingga panel surya dapat diarahkan pada intensitas sinar matahari yang tinggi. Alat ini memiliki 3 komponen utama, yaitu : IC LM339, H-Bridge Motor Driver dengan IC L293D, dan Komponen Diskrit. Komponen Diskrit merupakan komponen-komponen elektronik yang diletakkan di atas papan rangkaian seperti PCB (printed circuit board), dimana hubungan antar komponen dilakukan melalui konduktor. Sehingga dapat dilihat bahwa setiap komponen akan berdiri sendiri-sendiri,



sehingga jika terdapat komponen yang rusak, maka komponen tersebut dapat diganti dengan mudah tanpa harus merusak rangkaian yang sudah ada.



Gambar 11. Tracking System Panel Surya.



Gambar 12. IC LM339



Gambar 13. Bagan konektor kaki IC LM339



Gambar 14. IC L293D



Gambar 15. Rangkaian Konektor kaki IC L293D



Gambar 16. Komponen Diskrit.



Gambar 17. Satu Set Tracking System Panel Surya. 2. Lampu Sepeda Pintar Komponen untuk membuat Lampu Sepeda Pintar adalah : Dinamo Kompatibel 6V dengan daya 3W, Baterai Output 6V DC, Baterai Nikel Cadmium (sel Ni-Cd) 1,2V dengan arus 600mAh, Lampu Modul LED berwarna putih, dan Relay.



Gambar 18. Lampu Sepeda Pintar (ilustrasi)



Gambar 19. Baterai Nikel Cadmium (sel Ni-Cd) Aplikasi produk elektronika praktis lainnya dapat berupa : 1. Lampu Klip Baca LED, 2. 3. 4. 5. 6.



Traffic Light, Sensor Lampu Penerangan Kendaraan, Lampu Penerangan otomatis pada Lemari, Lampu Sensor Gerak pada Kamar Mandi, dan Lampu Senter dengan Alat Kejut.



MANFAAT PRODUK ELEKTRONIKA PRAKTIS 1. Barang elektronika praktis harus bisa dijangkau sesuai daya beli penggunanya, sehingga beberapa alat bukanlah berupa barang mewah, 2. Produk elektronika praktis haruslah alat yang dibutuhkan konsumen dalam kehidupan seharihari, 3. Produk elektronika praktis harus mampu mempermudah pekerjaan yang dirasa sulit sebelum menggunakan alat tersebut, 4. Produk elektronika praktis dapat menjadi peluang usaha kekinian, 5. Produk elektronnika prraktis mampu mengembangkan kreatifitas dan inovasi dari SDM yang berkualitas.



Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama- sama dan melakukan suatu sasaran tertentu, sedangkan pengendalian diartikan sebagai mengekang dan menguasai. Jadi sistem pengendali proses adalah sistem pengendalian suatu parameter dari berbagai macam proses. Sistem pengendalian proses terbagi menjadi dua yaitu sistem pengendalian manual dan sistem pengendalian otomatis. 1.



Sistem Pengendalian Manual adalah sistem pengendalian dengan subyek adalah makhluk hidup, contoh oleh manusia. Biasanya sistem ini dipakai pada beberapa proses-proses yang tidak banyak mengalami perubahan beban ( load ) atau pada proses yang tidak kritis.



2. Sistem Pengendalian Otomatis adalah sistem pengendalian dimana subyek digantikan oleh suatu alat yang disebut controller. Dimana tugas untuk membuka dan menutup valve tidak lagi dikerjakan oleh operator, tetapi atas perintah controller. (Gunterus, 1994)



Bagaimana proses kerja sistem pengendalian otomatis secara fisika dan elektronika? Semua analisa sistem pengendalian selalu dimulai dengan menampilkan diagram kotak sistem. Didalam diagram kotak sistem pengendalian otomatis, akan selalu ada komponen-komponen pokok seperti elemen proses, elemen pengukuran (sensing element dan transmitter) , elemen controller (control unit), dan final control element (atau control valve). Diagram kotak sistem pengendalian otomatis adalah sebagai berikut :



Gambar 3. Diagram kotak sistem pengendalian otomatis (Gunterus, 1994) Pada gambar 3, bagian controller mempunyai summing junction dengan tanda positifnegatif (+/-). Di titik inilah langkah membandingkan dilakukan mengurangi besaran set point dengan sinyal measurement variable. Hasilnya adalah sinyal yang disebut error. Untuk tanda (-) pada summing junction sistem pengendalian otomatis disebut sistem negative feedback., jika tanda pada summing junction (+) maka sistem pengendalian otomatis disebut positif feedback Beberapa keterangan mengenai elemen-elemen sistem pengendalian otomatis dari diagram kotak pada gambar 1.1 sebagai berikut : Proses (Process) adalah tatanan peralatan yang mempunyai suatu fungsi tertentu. Input proses dapat bermacam- macam, yang pasti merupakan besaran yang



dimanipulasi oleh final control element atau control valve agar variabel yang dimaksud sama dengan set point. Input proses ini juga disebut variabel yang dimanipulasi. Variabel yang dimanipulasi adalah input dari suatu proses yang dapat dimanipulasi atau diubah-ubah besarnya agar process variable atau variabel yang dikendalikan besarnya sama dengan set point. Gangguan adalah besaran lain, selain variabel yang dimanipulasi, yang dapat menyebabkan berubahnya variabel yang dikendalikan. Besaran ini lazim disebut load. Elemen Pengukur adalah bagian paling ujung suatu sistem pengukuran (measuring system). Contoh elemen pengukur yang banyak dipakai misalnya termocouple atau oriface plate. Bagian ini juga biasa disebut sensor atau primary element. Transmitter adalah alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element, dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh controller. Transducer adalah unit pengalih sinyal. Kata transmitter, seringkali dirancukan dengan kata transduser. Keduanya memang mempunyai fungsi yang serupa, walaupun tidak sama benar. Transducer lebih bersifat umum, sedangkan transmitter lebih khusus pada pemakaian dalam sistem pengukuran. Variabel yang dimaksud atau measured variable adalah sinyal yang keluar dari transmitter. Besaran ini merupakan cerminan besarnya sinyal sistem pengukuran. Set Point adalah besar process variable yang dikehendaki. Sebuah kendali akan selalu berusaha menyamakan variabel yang dikendalikan dengan set point. Error adalah selisih antara set point dikurangivariabel yang dimaksud. Error bisa negatif, bisa juga positif. Sebaliknya, bila set point lebih kecil dari variabel yang dimaksud, error menjadi negatif. Controller adalah elemen yang mengerjakan tiga dari empat tahap langkah pengendalian yang membandingkan set point dengan measurement variable, menghitung berapa banyak koreksi yang perlu dilakukan, dan mengeluarkan sinyal koreksi sesuai dengan hasil perhitungan tadi. Controller sepenuhnya menggantikan peran manual dalam mengendalikan sebuah proses. Controller merupakan alat pengendali. Unit Pengendali adalah bagian dari controller yang menghitung besarnya koreksi yang diperlukan. Input control unit adalah error, dan outputnya adalah sinyal yang keluar dari controller (manipulated variable). Unit Pengendali memiliki fungsi transfer



yang tergantung pada jenis controller. Output unit pengendali adalah hasil penyelesaian matematik fungsi transfer dengan memasukkan nilai error sebagai input. Final control element, seperti tercermin dari namanya, adalah bagian akhir dari instrumentasi



sistem



pengendalian.



Bagian



ini



berfungsi



untuk



mengubah



measurement variable dengan cara memanipulasi besarnya manipulated variable, berdasarkan perintah controller.