PENGANTAR MEKATRONIKA

Pendahuluan

Mechatronics adalah kata baru yang lahir di Jepang merupakan gabungan antara 2 kata yaitu mechanics dan electronics. Berawal dari tahun 1960 an istilah mekatronika digunakan dalam kendali komputer untuk motor-motor elektrik (Yaskawa Electric Co., Japan); perkembangannya tidak berasal dari robotika, justru robotika-lah yang banyak mengambil keunggulan_-keunggulan teknologi kinematika, dinamika, kendali, teknologi sensor dan pemrograman aras-tinggi. Kemudian pada tahun 1970 an  konsentrasi mekatronika pada teknologi servo yang digunakan produk–produk seperti: pembuka pintu otomatis, mesin penjaja dan kamera-kamera autofokus. Pada tahun 1980 an penggunaan teknologi informasi, para insinyur mulai memadukan mikroprosesor dalam sistem mekanik (embedded system) untuk meningkatkan unjuk-kerja. Di tahun 1990 penggunaan teknologi komunikasi, agar suatu produk dapat terhubungkan dalam suatu jaringan yang lebih besar atau luas.Sekarang sering melihat di sekeliling kita barang-barang mekatronik seperti robot, mesin bubut NC, kamera dijital, printer dan lain sebagainya. Persamaan dari barang-barang mekatronik ini adalah bahwa objek yang dikendalikan adalah gerakan mesin. Jika dibandingkan dengan gerakan mesin konvensional maka gerakan mesin tersebut lebih bersifat fleksibel dan lebih memiliki kecerdasan. Hal ini dimungkinkan karena memanfaatkan kemajuan iptek micro-electronics. Berarti, dengan bantuan micro-electronics mesin dapat bergerak dengan lebih cerdas. Jika seseorang memberikan sebuah perintah, lalu semua dapat dipasrahkan ke mesin yang dapat bergerak secara otomatis. Ini sangat membantu menciptakan mesin atau alat yang praktis dan mudah digunakan. Sehingga sumber daya pada manusia seperti waktu dan otak dapat dipakai untuk pekerjaan yang lain untuk lebih menciptakan nilai tambah.

Definisi Mekatronika Menurut Para Pakarnya

Beberapa pakar mekatronika berupaya untuk mendefinisikan mekatronika, diantaranya :

•  “Nama ‘mechatronics’ dicetuskan oleh Ko Kikuchi, sekarang presiden dari Yasakawa Electric Co., Chiyoda-Ku, Tokyo.”

o   R. Comerford, “Mecha … what?” IEEE Spectrum, 31(8), 46-49, 1994.

•    “kata ‘mechatronics’ tersusun dari mecha yaitu mekanik dan tronics dari elektronika. Dengan kata lain, teknologi dan pengembangan produk akan melibatkan lebih ke arah elektronika dan mekanika, intimately and organically, dan membuatnya tidak mungkin untuk  dijelaskan dimana awal dan akhirnya.”

o   T. Mori, “Mechatronics,” Yasakawa Internal Trademark Application Memo, 21.131.01, July 12, 1969.

•    “Integrasi dari elektronika, Teknik Kontrol, dan Teknik Mesin”

o   W. Bolton, Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical Engineering, Longman, 1995.

•    “Aplikasi dari pembuatan keputusan kompleks untuk pengoperasian sistem fisik”

o   D. M. Auslander and C. J. Kempf, Mechatronics: Mechanical System Interfacing, Prentice-Hall, 1996.

•   “Integrasi sinergi dari teknik mesin dengan elektronika dan intelejensi kontrol komputer dalam desain dan industri manufaktur produk dan proses.”

o   F. Harshama, M. Tomizuka, and T. Fukuda, “Mechatronics-what is it, why, and how?-and editorial,” IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, 1(1), 1-4, 1996.

•   “Penggunaan sinergis dari rekayasa presisi, teori kontrol, ilmu komputer, dan sensor dan teknologi aktuator untuk merancang improvisasi produk dan proses.”

o   S. Ashley, “Getting a hold on mechatronics,” Mechanical Engineering, 119(5), 1997.

•   “Metodologi yang digunakan untuk mengoprimalisasi desain dari elektromekanikal produk”

o   D. Shetty and R. A Kolk, Mechatronics System Design, PWS Pub. Co., 1997.

•  “Bidang studi yang melibatkan analisis, desain, sintesis, dan pemilihan sistem yang menggabungkan elektronika dan komponen mekanis dengan kontrol modern dan mikroprosesor.”

o   D. G. Alciatore and M. B. Histand, Introduction to Mechatronics and Measurement Systems, McGraw Hill, 1998.

Definisi Mekatronika

Mekatronika adalah integrasi sinergis dari sensor, aktuator, pengkondisi sinyal, elektronika daya, algoritma keputusan dan kontrol, dan perangkat keras komputer dan lunak untuk mengelola kompleksitas, ketidakpastian, dan komunikasi dalam sistem rekayasa dengan kata lain mekatronika dapat didefinisikan sebagai bagian Interdisipliner(antar cabang ilmu pengetahuan) yang berhubungan dengan studi & perancangan dari sistem & peralatan yang melibatkanelektronik, sensor, aktuator danarsitektur pengendalian.

Gambar 1 Pengertian mekatronika

Secara keseluruhan semua unit-unit yang terkait dalam mekatronika diperlihatkan pada Gambar 2

Gambar 2 Blok diagram mektronika dan unit-unit yang terkait

Berdasarkan Gambar 2 dapat dijelaskan bahwa sensor mengirimkan informasi dan diteruskan ke pengkondisi sinyal sehingga sinyal dapat diterjemahkan oleh penterjemah (interfacing) dengan mudah. Sinyal dari analog yang telah dirubah menjadi digital kemudian diproses lebih lanjut. Informasi yang dikeluarkan ditampilkan ke layar dan diterjemahkan kembali serta dikondisikan sedemikian rupa sehingga dapat digunakan oleh penggerak (actuator). Hasil keluaran dari penggerak ini kemudian ditangkap oleh sensor kembali untuk diteruskan sebagaimana proses di atas. Secara keseleruhan sistem berputar (loooping) secara terus menerus dan dalam keadaan setimbang.

Ruang Lingkup Mekatronika

—   Ruang lingkup mekatronika mencakup tiga disiplin ilmu yang membentuknya, meliputi mekanika, elektronika dan informatika/komputer. Ketiga disiplin ilmu tersebut bergabug menjadi satu sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 3.

Gambar 3 Interdisipliner mekanika, elektronika dan informatika

—  Secara garis besar terdapat beberapa unsurmekatronika, yaitu:

1.      Mekatronika – Eletronikamekanik

ü  Sensor

ü  Aktuator

2.      Mekatronika – Elemen Elektrik

ü  jalur sirkuit

ü  sinyal analog

ü  komponen pasif

ü  komponen aktif

ü  Integrated Circuit (IC)

3.      Elemen mekatronika- Antarmuka Perangkat keras (Hardware)

ü  analog-ke-digital (A2D) converter

ü  digital-ke-analog (D2A) converter

ü  input digital / output (I / O)

ü  akuisisi data dan kontrol (DAC)

ü  papan, dan sinyal digital processing (DSP board)

ü  kontrol antarmuka hardware memungkinkan interfacing analog / digital

4.      Mekatronika – Sistem Komputer/Informasi

Implementasi Mekatronika di Industri dan Rumah Tangga

            Seiring dengan kemajuan zaman, ilmu mekatronika berkembang pesat baik untuk industri dan rumah tangga. Penelitian-penelitan dimulai dari skala laboratorium dikembangkan sedemikian rupa sehingga mudah untuk diterapkan oleh pengguna.

            Implementasi mekatronika di dunia industri automotif mampu mengmbangkan ide-ide seperti mobil cerdas dimana mobil ini dapat beradaptasi dengan lingkungannya seperti penghematan bahan bakar, pemantauan tekanan ban, autolocking door system, mauapun keselamatan penumpang akibat adanya slip dengan ABS (Auto Breaking System) dsb. Demikian pula halnya di rumah tangga banyak tersedia peralatan-peralatan cerdas yang berbasis mekatronika seperti mesin cuci pintar (smart washing machine). Mesin cuci yang dapat memperkirakan jumlah deterjen dan jumlah air yang harus diberikan sesuai dengan berat cucian. Demikian pula di dunia komputer banyak sekali peraltan peralatan yang bebasis mekatronika seperti printer, hardisk, floppy disk, mouse, CD drive atau optical drive dsb. Gambar 4 menunjukkan beberapa implementasi mekatronika baik di industri maupun rumah tangga.

Gambar 4 Implementasi mekatronika

Gambar 5 Komponen pendukung pada sistem pencetak

Sebuah sistem pencetak (printer) merupakan gambaran implementasi mekatranika. Dimana pada sistem tersebut terdapat sensor cahaya dengan kode digitalnya (photo interrupter with digital encoder) kemudian sebuah pengendali dan pemroses berupa mikrokontroler dan aktuator dengan seperangkat mesin mekanik sederhana sebagai penggerak.Integrasi komponen-komponen tersebut diperlihatkan pada Gambar 5.