Reka Bentuk Mekatronik

CIKGU OOI YUAN SHENG

BAB-BAB YANG ANDA PERNAH BELAJAR DI TINGKATAN 2

1.0 Penyelesaian Masalah Secara Inventif Dalam bab ini (Reka Bentuk
2.1 Teknologi Pembuatan Mekatronik), anda akan belajar
2.2 Reka Bentuk Mekanikal tentang semua aplikasi mekanikal,
2.3 Reka Bentuk Elektrik elektrik dan elektronik.
2.4 Reka Bentuk Elektronik
2.5 Reka Bentuk Akuaponik
2.6 Reka Bentuk Makanan

Reka Bentuk Mekatronik bermaksud reka bentuk produk atau sistem
yang menggabungkan disiplin ilmu (1) elektrik, (2) mekanikal, (3)
elektronik, (4) kawalan dan pengaturcaraan untuk mencapai tujuan
yang dikehendaki.

Mekanikal Elektronik Elektrik Kawalan dan pengaturcaraan

Perhatikan di sekeliling anda. Dapatkah anda mengenal pasti produk
mekatronik yang biasa anda gunakan dalam kehidupan harian?

MESIN F _ _ O K _ P _ L __ F P A _ _ _ G AUTOMATIK

Revolusi Industri 1.0 Revolusi Industri 2.0 Revolusi Industri 3.0 Revolusi Industri 4.0

• Mekanikal • Penemuan tenaga • Gabung mekanikal, • Mekatronik
• Ganti tenaga elektrik
elektrik dan bersama Internet
Manusia
elektronik

• Mekatronik

Membantu Malaysia dalam... Sembilan Teras dalam Revolusi Industri 4.0

▪ Mempertingkatkan hasil pendapatan
negara dari segi pengeluaran

▪ Menaik taraf modal insan
▪ Menaik pendapatan pekerja
▪ Meningkatkan produktiviti industri

Mekatronik merupakan bidang ilmu yang menggabungkan semua elemen asas
kejuruteraan, iaitu:
A. Sistem elektrik
B. Sistem mekanikal
C. Sistem elektronik
D. Sistem kawalan dan pengaturcaraan

Dalam Reka Bentuk Mekatronik…… Arus Terus Berfungsi untuk
(AT) membekalkan arus
Sistem sebagai elektrik bagi
Elektrik Arus Ulang- membolehkan
Sumber Bekalan alik (AU) peranti mekatronik
Kuasa (Arus Elektrik) menjalankan fungsi
yang ditetapkan

Bateri Motor Arus Terus (AT) Motor Arus Ulang-alik (AU)

▪ Bolehkah anda nyatakan
11 komponen mekanikal
yang anda pernah belajar
pada tingkatan 2?

▪ Sistem mekanikal merupakan gabungan beberapa komponen mekanikal yang
berfungsi sebagai penghantar untuk memindahkan suatu sumber gerakan (motor)

*** Rantai sambung dengan
dua gear

*** Tali sawat sambung
dengan dua takal

- Gear, Rantai

- Takal, Tali Sawat - Gear

Sistem elektronik merupakan susunan dan sambungan fizikal komponen elektronik
(contoh: papan litar, perintang, diod, penderia, transistor, kapasitor dan lain-lain)
dalam suatu litar bagi menjalankan operasi sesuatu system.

Sistem kawalan Pengaturcaraan

▪ Mengurus, mengarah atau mengawal ▪ Mengawal operasi alat elektronik dengan
atur tindakan. menulis arahan dalam Bahasa-Bahasa
Pengaturcaraan.
▪ Memastikan reka bentuk mekatronik
berfungsi dengan sempurna. ▪ Contoh perisian: Java, Python, Visual Basic, C++

FUNGSI ELEMEN
GAMBAR RAJAH BLOK

Saya akan mengajar 1.1.3 dan 1.1.4 sekali

REKA BENTUK ELEKTRONIK

INPUT

Bahagian input = Bahagian yang berfungsi menerima dan menghantar isyarat
daripada peranti masukan kepada bahagian pengawal untuk diproses.

Suis Penderia Jarak /
Penderia Inframerah
Bila tekan → hantar isyarat
→ arus mengalir → lampu Dalam jarak yang ditetapkan
menyala (contoh output) (menerima isyarat) → hantar
isyarat → arus mengalir →
pembaz berbunyi (contoh output)

Penderia Cahaya / Perintang Peka Cahaya (LDR) Penderia Pergerakan

Dalam keadaan gelap (menerima isyarat) → hantar Kalau ada pergerakan (menerima
isyarat → perintang rendah → arus mengalir tinggi → isyarat) → hantar isyarat → arus
lampu menyala (contoh output) mengalir → lampu menyala
(contoh output)

PROSES OUTPUT

Bahagian proses = Menerima isyarat dari bahagian
input dan memproses isyarat mengikut
pengaturcaraan yang telah ditetapkan.

Bahagian output = mejalankan tindakan dan menghantarnya kepada peranti output.
Contoh peranti output = Lampu LED, Pembaz, Motor AT, Motor AU

Mana Input, Proses,
Output ???

Gambar rajah blok menerangkan secara ringkas tentang cara sistem beroperasi. Urutan blok
ditunjukkan oleh arah anak panah. Setiap blok hendaklah dilabel mengikut nama peranti
yang akan digunakan.

Marilah kita cuba

Lakarkan gambar rajah blok bagi sistem
pengoperasian di bawah.



Setiap elemen yang digabungkan dalam produk mekatronik mempunyai fungsi
yang tersendiri bagi memastikan produk dapat berfungsi dengan berkesan
mengikut arahan yang telah diaturcarakan.
Dalam bab ini, kita akan belajar 3 contoh sistem mekatronik, iaitu:
A. Kereta kawalan jauh
B. Pintu gelangsar automatik
C. Mesin basuh automatik

(1) Sistem Mekanikal : Gear
- Untuk mengurangkan atau meningkatkan halaju motor

(2) Sistem Elektrik : Bateri & Motor AT
- Bateri : Membekalkan kuasa elektrik
- Motor AT : Memutar tayar kereta

(3) Sistem Eletronik : Pemacu Motor (4) Sistem kawalan dan pengaturcaraan
- Menerima dan mengeluar isyarat - Mikropengawal berfungsi untuk

bagi pemacu motor untuk memacu motor AT memproses isyarat.

GAMBAR RAJAH BLOK
Langkah pertama: Menentukan input, proses dan output
Langkah kedua: Melukis

Input : Panel kawalan tanpa wayar (pada telefon pintar)
Proses : Mikropengawal
Output : Pemacu motor dan Motor AT

(1) Sistem Mekanikal :Takal, Tali Sawat
- Untuk membuka dan menutup pintu

(2) Sistem Elektrik : Motor AT, Pengubah (transformer)
- Motor AT : Menggerakkan takal dan tali sawat
- Pengubah : Mengubah dan membekal aras voltan (arus)

(3) Sistem Eletronik : Pemacu Motor, (4) Sistem kawalan dan pengaturcaraan
Penderia Gerakan - Mikropengawal berfungsi untuk
Penderia Gerakan: Mengesan sebarang
pergerakan dan memberikan isyarat kepada memproses isyarat.
sistem kawalan.

GAMBAR RAJAH BLOK

Langkah pertama: Menentukan input, proses dan output
Langkah kedua: Melukis

Input : Penderia gerakan
Proses : Mikropengawal
Output : Pemacu motor, Motor AT, Takal dan Tali Sawat

(1) Sistem Mekanikal :Takal, Tali Sawat, Gear, Galas bebola
- Untuk menghasilkan putaran pada dram ketika mencuci pakaian

(2) Sistem Elektrik : Motor AU, Pengubah (transformer)

- Motor AU : Menggerakkan sistem mekanikal

- Pengubah : Mengubah dan membekal aras voltan (arus)

(3) Sistem Eletronik : Panel kawalan, Papan litar tercetak (4) Sistem kawalan dan pengaturcaraan
Butang ON/OFF, START, PAUSE. Antara komponen elektronik ialah - Mikropengawal berfungsi untuk
kapasitor dan diod pada papan litar tercetak memproses isyarat.

GAMBAR

RAJAH BLOK
Langkah pertama: Menentukan input, proses dan output
Langkah kedua: Melukis

Input : Mod pilihan dan Penderia (pada panel kawalan)
Proses : Mikropengawal
Output : Pemacu motor, Motor AU, Takal dan Tali Sawat



Masalah :

Kereta kawalan jauh rosak
apabila berlanggar dengan
halangan.

Macam mana kita boleh
mencari sebab kepada
masalah ini ?

Tidak ada penderia / Sensor Tidak cukup terang

Contoh situasi Soalan penentuan kaedah pemisahan Jenis kaedah
ruang/masa pemisahan
(ruang/masa)
Kurang pencahayaan Adakah masalah pencahayaan berlaku
pada masa yang sama? MASA

Jawapan: Tidak kerana ia hanya berlaku
pada kawasan gelap sahaja

Tiada gerak balas Adakah masalah gerak balas berlaku MASA
untuk pada masa yang sama?
memberhentikan
kereta Jawapan: Tidak ia hanya berlaku ketika
ada benda halangan sahaja

MASA !!!

Selepas kaedah pemisahan ruang atau masa
ditentukan, pilih prinsip inventif yang
bersesuaian untuk menyelesaikan inventif yang
dihadapi.

Sekiranya keadah pemisahan masa dipilih,
cadangan prinsip inventif adalah seperti dalam
jadual sebelah (7 pilihan).

Cadangan Prinsip Penerangan Konsep Cadangan Pengubahsuaian kereta
Inventif
Tindakan awal kawalan jauh
(Prelimenary
action) Melakukan tindakan Masalah pencahayaan:

awal untuk mengawal

risiko Memasang Perintang Peka Cahaya

(LDR) (input) dan Lampu LED (output)

Masalah gerak balas:

Memasang penderia infrared (input)
dan Pembaz (output)

Input : Perintang Peka Cahaya (LDR)
: Penderia Inframerah

Output : Lampu LED
: Pembaz

PENAMBAHBAIKAN

Bahagian Cadangan Justifikasi

kereta penambahbaikan

Hadapan Perintang Peka Mengesan tahap pencahayaan.
kereta Cahaya (LDR) Dalam keadaan gelap, perintang
akan menjadi rendah dan isyarat
input akan dihantar kepada
mikropengawal

Lampu LED Mikropengawal memberikan
arahan (isyarat output) kepada
Penderia lampu LED untuk menyala.
Inframerah
Kalau ada halangan pada jarak
Atas Pembaz yang ditetapkan, isyarat input
bumbung akan dihantar kepada
kereta mikropengawal.

Mikropengawal memberikan
arahan (isyarat output) kepada
Pembaz untuk berbunyi.

1. Membuat lakaran
2. Memilih bahan
3. Membuat pengaturcaraan
4. Membina dan memasang
5. Membuat kemasan
6. Produk akhir

PENILAIAN KEFUNGSIAN

CADANGAN PENAMBAHBAIKAN AKHIR

▪ Meningkatkan kemampuan kawalan supaya kereta kawalan
jauh dapat dikawal dengan menggunakan pergerakan
isyarat tangan.

▪ Kelajuan kereta kawalan jauh boleh dikawal.
▪ Meletakkan span di bahagian hadapan kereta sebagai

penerap hentakan.

SEKIAN, TERIMA KASIH