BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 212
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 213 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Sistem elektromekanikal merupakan gabungan antara sistem elektrik dan mekanikal secara keseluruhan dan bagaimana kedua-dua sistem itu berinteraksi antara satu dengan yang lain. Sistem elektromekanikal merupakan sebuah sistem yang menukarkan tenaga elektrik kepada pergerakan mekanikal atau sebaliknya. 6.1 KOMPONEN MEKANIKAL Terdiri daripada: 1.Takal dan tali sawat 2.Gear 3.Pegas 6.1.1 Jenis dan Fungsi Komponen Mekanikal (a) Takal dan Tali Sawat Takal ialah mesin ringkas yang digunakan untuk mengangkat dan menaikkan beban Fungsi takal dan talisawat: 1.Mengubah arah putaran aci 2.Memindahkan gerakan putaran kepada gerakan linear 3.Menghantar kuasa Sepasang takal yang digunakan untuk memindahkan gerakan atau kuasa akan menggunakan tali sawat sebagai pengantara. Takal pemacu merupakan takal yang menerima kuasa putaran daripada motor. Takal dipacu ialah takal yang menerima kuasa putaran daripada tali sawat. Sistem takal dan tali sawat boleh digunakan untuk menukar dan memindahkan kelajuan tinggi kepada kelajuan rendah atau sebaliknya. Jenis-jenis talisawat: 1.Tali sawat rata 2.Tali sawat segerak 3.Tali sawat V 4.Tali sawat bulat
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 214 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Rajah 6.1.1: Jenis-jenis talisawat Pengiraan Halaju Putaran Takal: Contoh 1 : Takal pemacu (A) sama besar dengan takal dipacu (B) Nisbah Halaju ( Diameter takal sama ) Maka NB DB = DA NA Jika diameter takal A adalah sama dengan takal B ; Iaitu DA = DB Jadi NB = NA D = Diameter takal N = Halaju putaran A B
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 215 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Contoh 2 : Diameter takal dipacu (B) dua kali ganda diameter takal pemacu (A) Halaju pusingan takal B = Halaju pusingan takal A Diameter takal B = 2 x Diameter takal A Dari persamaan ( 1 ) : NB = DA x NA DB Didapati DB = 2 DA Jadi NB = DA x NA 2DA Maka : NA = 2 NB Contoh 3: Rajah di atas menunjukkan satu sistem takal dan talisawat. Takal pemacu A berdiameter 50mm dan takal terpacu B berdiameter 150 mm. Hitungkan kelajuan takal terpacu B sekiranya kelajuan takal pacu A ialah 600 ppm. Dari formula : NB = DA x NA DB Maka : NB = DA NA DB Kelajuan terpacu = kelajuan pacu x diameter pacu diameter terpacu atau NB = DA x NA DB = 600 x 50 150 = 200 ppm A B A B
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 216 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Contoh 4: Rajah 6.1.13 menunjukkan satu pemacu tali sawat bersilang dengan takal pemacu A yang berdiameter 110 mm dan mempunyai halaju putaran 25 ppm. Kirakan diameter takal dipacu B sekiranya kelajuan putaran takal B ialah 50 ppm. Rajah 6.1.2 Pemacu tali sawat bersilang dengan diameter takal A dan B yang berbeza DANA = DBNB DB= DANA NB = 110 X 25 50 = 55 mm Oleh itu, diameter takal dipacu B ialah 55 mm
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 217 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL (b) Komponen Mekanikal : Gear Gear mempunyai binaan gigi di sekelilingnya untuk membolehkan gear itu bersirat (meshing) dengan pasangannya. Bentuk binaan bergigi ini bertujuan untuk mengelakkan kegelinciran. Rajah 6.1.3 Klasifikasi dan orientasi paksi gear Fungsi Gear Rajah 6.1.4 Fungsi gear Jenis-jenis Gear (i)Gear taji (ii)Gear heliks (iii) Gear serong (iv) Gear rak dan pinan Rangkaian Gear Satu sistem rangkaian gear terhasil apabila dua atau lebih gear yang digabungkan berputar secara serentak. Rangkaian gear ini mempunyai dua kategori, iaitu: (a) Rangkaian gear mudah -dua roda gear yang bersentuhan dan berputar (b) Rangkaian gear majmuk -dua gear atau lebih yang saling bersentuhan dan berputar.
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 218 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Formula : atau T = bilangan gigi gear TB = NA N = halaju putaran gear Contoh 1: Hitung halaju gear B jika halaju gear A ialah 250ppm. Bilangan gigi(N) bagi gear A ialah 35 dan bagi gear B ialah 20. Gear A Gear B Penyelesaian : Daripada formula : A B B A N N T T TA = 35 TB = 20 NA = 250 ppm NB = ? Oleh itu 20 250 35 NB 20 35 NB 250 NB 437.5ppm Jumlah gigi pada gear dipacu = Halaju putaran gear terpacu Jumlah gigi pada gear terpacu Halaju putaran gear dipacu TA = NB TB NA
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 219 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Contoh 2: Satu rangkaian gear mudah terdiri daripada gear pemacu A dan gear dipacu B seperti Rajah 6.1.5. Gear pemacu A mempunyai bilangan gigi TA berjumlah 55 manakala gear dipacu B mempunyai bilangan gigi TB, 70. Gear pemacu A berputar pada kelajuan 90 ppm. Kirakan kelajuan putaran gear B. Rajah 6.1.5 Rangkaian gear mudah Penyelesaian: NBTB = NATA NB = NA TA TB = 90 × 55 70 = 70.71 ppm
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 220 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL (c)Pegas Pegas (spring) merupakan satu komponen mekanikal yang diperbuat daripada jalur logam seperti besi waja. Reka bentuk pegas dibina secara bergelung-gelung dan berpilin (spiral) serta menganjal apabila dikenakan daya atau ditekan seperti Gambar foto 6.1.11. Gambar foto 6.1.6 Pegas Fungsi pegas untuk mengembalikan sesuatu pada kedudukan asal. Pegas yang terdapat di dalam solenoid boleh diaplikasikan dalam pelbagai produk elektromekanikal seperti yang digunakan pada pintu automatik, mengawal injap air keluar masuk di dalam mesin basuh, dan sebagai suis utama untuk menghidupkan pendingin hawa. Gambar foto 6.1.7 Solenoid injap air
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 221 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL 6.2 KOMPONEN ELEKTRIK Komponen elektrik ialah peranti asas yang tersusun dalam sistem elektrik. Dalam penghasilan elektrik, penjana elektrik menukarkan tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Penukaran terbalik tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal dilakukan melalui motor elektrik. Motor dan generator banyak mempunyai persamaan. Rajah 6.2.1 Komponen elektrik (a)Bekalan kuasa Bekalan kuasa ialah peranti elektrik yang membekalkan kuasa. Elektrik dihantar melalui litar elektrik kepada peralatan beban elektrik. Rajah 6.2.2 Bekalan kuasa (b)Suis Suis ialah alat mekanikal yang boleh memutuskan, membawa, dan menyambungkan arus elektrik di dalam litar. Suis disambungkan secara bersiri pada wayar hidup untuk mengawal litar. Terdapat tiga jenis suis, iaitu : i. suis togel ii. suis tekan buka iii.suis tekan tutup
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 222 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL (c)Motor Motor elektrik adalah mesin yang berupaya menukarkan tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal. Terdapat dua jenis motor elektrik, iaitu motor arus terus (AT) dan motor arus ulang-alik (AU). (d)Penyambung Penyambung digunakan untuk menggabungkan bahagian litar. Penyambung juga digunakan untuk memutuskan sambungan input kuasa, sambungan periferal, atau papan yang perlu diganti. Penyambung terdiri daripada palam (male) dan bicu (female). Penyambungan antara palam dengan bicu akan menghasilkan sambungan sementara atau kekal berdasarkan keperluan. Penyambung elektrik banyak digunakan dalam peralatan elektronik, peralatan domestik, telekomunikasi, mesin industri, komputer, dan kenderaan. Penyambung elektrik terdiri daripada dua bahagian, iaitu perumah (housing) dan terminal. (e)Wayar Kategori wayar mengikut warna tersebut adalah: (a) Wayar merah/coklat – wayar hidup (Life) (b) Wayar biru/hitam – wayar neutral (c) Wayar hijau/hijau jalur kuning – wayar bumi (Earth) Rajah 6.2.3 Warna wayar dalam plug 3 pin dan kedudukan pemasangan
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 223 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL TOPIK 6: AS S KAJIDAYA BAHAN 6.2.2.Mengenal Pasti Ciri Arus Elektrik Yang Digunakan (a)Arus Ulang-alik(AU) Arus ulang-alik (AU) merupakan arus elektrik yang arah alirannya berulang-alik dan mengalir dalam dua keadaan sama ada pada nilai negatif ataupun nilai positif. Bekalan kuasa elektrik yang dibekalkan dalam negara kita adalah dalam arus AU. Sumber arus ulang-alik adalah daripada penjana arus (AU) yang menggunakan prinsip aruhan yang menukarkan tenaga mekanik kepada tenaga elektrik. TOPIK 2: (a) Gelombang gerigi (b) Segi empat
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 224 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL (c)Sinus
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 225 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL (b)Arus Terus (AT) Arus terus merujuk kepada arus elektrik yang mengalir sehala sahaja dan mempunyai magnitud tetap. Contoh bekalan arus terus ialah bateri atau sel kering. Rajah 6.2.4 Bentuk gelombang AT MODUL 3.0 ASAS STATIK KEJURUTERAAN
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 226 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Perbezaan Arus Terus (AT) dan Arus Ulang-alik (AU) Arus Terus (AT) Arus Ulang-alik (AU) Tiada frekuensi. Mempunyai frekuensi Jarang digunakan dalam sistem grid elektrik kerana kos infrastruktur yang tinggi. Biasanya digunakan untuk aplikasi kerja yang menggunakan beban berkuasa besar dengan bekalan kuasa yang berterusan (tidak habis). Arus elektrik yang mengalir melalui sesuatu pengalir dan terus ke beban akan digunakan sehingga kapasiti bekalan arus terus (AT) itu habis. Pemutus litar kendalian magnetik atau haba untuk memutuskan litar sekiranya berlaku lebihan arus atau litar pintas. Ciri-ciri keselamatan menggunakan perintang yang bertindak balas sebagai fius untuk memutuskan sekiranya berlaku lebihan arus ataupun litar pintas. Frekuensi dihasilkan daripada penjana tenaga elektrik arus ulang-alik yang terdapat di stesen-stesen janakuasa 6.2.3 Jenis Penukar (a)Pengubah/Transformer Pengubah (transformer) merupakan peranti elektrik yang berfungsi untuk menaik dan menurunkan voltan masukan kepada nilai yang dikehendaki. Terdapat dua bahagian utama pada pengubah, iaitu dikenali sebagai belitan utama atau gegelung primer dan belitan sekunder atau gegelung sekunder. Belitan utama/gegelung primer ialah bahagian yang disambungkan kepada bekalan kuasa Belitan sekunder/gegelung sekunder ialah bahagian keluaran arus dan kadar arus diturunkan mengikut jumlah yang ditetapkan pada pengubah dan mestilah mengikut kesesuaian pada penggunaan peralatan elektronik.
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 227 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL (b)Penyongsang AT-AU Penyongsang AT-AU (Inverter) berfungsi untuk menukarkan tenaga elektrik yang dihasilkan daripada sumber AT kepada AU. Inverter biasanya digunakan pada peralatan yang mempunyai motor dan pemampat. (c)Penerus (Rectifier) Penerus berfungsi untuk menukarkan voltan ulang-alik (AU) kepada voltan arus terus (AT). Kelajuan motor atau pemampat boleh dikawal mengikut keperluan sekali gus dapat menjimatkan elektrik. Peralatan elektrik berfungsi dengan lebih cekap. Keupayaan untuk menyesuaikan outputnya dengan kenaikan kecil untuk mengekalkan suhu malar akan membawa kepada penggunaan elektrik yang efisien dan bil elektrik yang lebih rendah Tidak menyebabkan kebisingan atau pencemaran alam sekitar
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 228 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL 6.3 SISTEM HIDRAULIK Sistem hidraulik ditakrifkan sebagai sistem kawalan dan pemindahan kuasa menggunakan cecair bertekanan tinggi. 6.3.1 Konsep Sistem Hidraulik Sistem hidraulik berfungsi dengan berdasarkan prinsip hukum Pascal yang mengatakan bahawa tekanan dalam cairan tertutup adalah seragam dalam semua arah. Rajah 6.3.1 Hukum Pascal Tekanan (P) = Daya (F) Keluasan (A)
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 229 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL 6.3.2 Komponen Sistem Hidraulik Rajah 6.3.2 Sistem Hidraulik Mudah
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 230 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Komponen Fungsi Silinder Silinder ialah komponen yang digunakan dalam sistem hidraulik untuk melakukan kerja bagi gerakan linear. Injap sehala Injap sehala digunakan bagi mengelakkan aliran balik daripada tekanan mendadak yang boleh merosakkan pam. Injap ini hanya membenarkan cecair mengalir pada satu arah. Injap kawalan berarah Injap kawalan berarah digunakan untuk mengawal arah aliran cecair melalui cara menutup dan membuka atau menutup liang pada injap kawalan berarah. Kedudukan kili di dalam injap kawalan berarah akan menentukan arah aliran cecair Injap Pelega Injap pelega digunakan untuk mengawal had tekanan yang diperlukan dalam sistem hidraulik. Injap pelega penting untuk melaras tekanan maksimum yang terdapat dalam sistem dan melindungi sistem daripada terdedah kepada tekanan melampau. Injap Kawalan Aliran Injap kawalan aliran berfungsi untuk: • mengawal kelajuan ke atas penggerak dan bebannya • untuk memperoleh kelajuan yang tetap bagi penggerak •berperanan sebagai pengkusyenan bagi hentaman beban pada akhir lejang bagi pergerakan silinder Pam Fungsi utama pam dalam sistem hidraulik adalah untuk menjanakan aliran cecair hidraulik. Pam menukar tenaga mekanikal daripada pacuan motor elektrik kepada tenaga tekanan tinggi cecair hidraulik. Penapis Penapis berfungsi untuk menapis benda asing seperti serpihan kecil keluli yang masuk ke dalam sistem hidraulik Tangki Tempat penyimpanan cecair hidraulik sebagai pemisah cecair hidraulik dengan udara dan juga sebagai medium penyingkir haba yang terhasil dalam sistem
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 231 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL 6.3.3 Kepentingan dan Penggunaan Sistem Hidraulik Kelebihan Kelemahan 1.Sesuai dan efisien digunakan untuk mengangkat beban berat. 2. Sistem masih boleh berjalan walaupun terdapat kebocoran, namun kecekapan sistem akan menurun. 3 Mampu mengendalikan kerja berat. 4. Sistem ini mampu berfungsi dengan baik dalam keadaan persekitaran yang panas. 5. Kos penyelenggaraan yang rendah. 1.Bunyi bising terhasil apabila pam menjalankan kerja. 2. Kebakaran boleh terjadi apabila sistem terlalu panas atau terdapat kebocoran berlaku dalam sistem. 3. Hos yang dipasangkan akan pecah jika tekanan yang dikenakan melebihi had yang telah ditetapkan 4. Pencemaran alam sekitar boleh berlaku jika sisa cecair hidraulik tidak dilupuskan dengan betul. 6.3.4 Operasi Litar Asas Rajah 6.3.3 Litar asas sistem hidraulik omboh pada kedudukan neutral
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 232 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Rajah 6.3.4 Sistem dalam kedudukan omboh ditolak keluar
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 233 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Rajah 6.3.5 Sistem dalam kedudukan omboh masuk
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 234 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL 6.4 SISTEM PNEUMATIK Sistem pneumatik memindahkan kuasa dan kawalan dengan menggunakan udara termampat. 6.4.1 Konsep Sistem Pneumatik Kelebihan Kelemahan Penggunaan udara sebagai sumber yang boleh didapati dengan mudah dan berterusan. Memerlukan beberapa penyediaan awalan terutamanya proses penapisan dan pengeringan. Selepas penggunaan, udara termampat kembali kepada keadaan asal dan boleh dilepaskan. Tenaga elektrik yang mahal dan kecekapan pemampat yang terhad. Udara boleh dimampatkan secara fleksibel dan sesuai untuk menyerap kejutan dan getaran. Sistem kawalan pneumatik mudah terdedah kepada kebocoran yang akan menyebabkan kecekapan berkurangan. Udara tidak dipengaruhi oleh suhu dan tidak mudah terbakar. Penggunaan hos pada jarak yang jauh tidak sesuai dilakukan akibat kejatuhan tekanan udara termampat. Udara termampat boleh disalurkan pada jarak yang jauh dan mudah disimpan. Boleh menyebabkan pencemaran bunyi kerana udara ekzos yang bising. Komponen sistem pneumatik mudah dibina dan diselenggara jika dibandingkan dengan sistem kawalan lain. Lembapan yang terdapat dalam udara termampat akan merosakkan komponen dalam sistem pneumatik. Tekanan dipengaruhi oleh dua faktor, iaitu daya dan luas permukaan. Rumus bagi tekanan ialah:LLTOPIK 2
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 235 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL 6.4.2 Komponen Sistem Pneumatik Komponen Fungsi Pemampat (a) Membekalkan udara termampat bertekanan tinggi dalam sistem pneumatik. (b) Direka bentuk untuk menyedut udara atmosfera. (c) Menghantar udara yang termampat ke dalam litar sistem pneumatik dengan sejumlah kadar aliran pada tekanan tinggi. Penerima (a) Penerima dilengkapi dengan beberapa ciri keselamatan seperti injap keselamatan, tolok tekanan, saliran keluar, dan penutup yang digunakan untuk tujuan pemeriksaan dan kerja-kerja pembersihan dalaman tangki penerima. (b) Menyimpan dan menstabilkan tekanan udara termampat yang dihasilkan oleh pemampat. (c) Mengasingkan udara daripada lembapan dan minyak yang terhasil akibat proses pemeluwapan semasa proses mampatan udara dijalankan. Pengering Menyerap lembapan daripada udara termampat sebelum dihantar ke sistem kerana lembapan boleh menyebabkan komponen dalam sistem pneumatik rosak dan berkarat. Penapis udara Menapis kotoran seperti habuk atau bendasing yang terdapat dalam udara. Alat pelincir Membolehkan komponen berfungsi dengan lancar dan memanjangkan hayat sistem. Pengatur tekanan Melaras dan mengimbangi tekanan pada had yang betul dan sesuai supaya sistem pneumatik dapat berfungsi dengan sempurna. Injap kawalan berarah Mengawal arah aliran dalam sistem sama ada secara gerakan insani atau menggunakan kuasa elektrik (solenoid) Injap kawalan aliran Mengawal kadar aliran udara termampat yang memasuki silinder pneumatik. Skru pendikit yang boleh dilaraskan untuk mengawal kemasukan udara termampat ke dalam silinder bagi mengawal kelajuan gerakan omboh di dalam silinder pneumatik. Silinder Dalam sistem pneumatik, penggerak beroperasi secara gerakan linear atau berputar. Silinder digunakan bagi gerakan kerja linear. Silinder boleh dikategorikan kepada dua jenis, iaitu silinder tindakan searah dan silinder tindakan dua arah.
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 236 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL 6.4.3 Kepentingan dan Penggunaan Sistem Pneumatik j j Jadual 6.4.1 Perbandingan pemindahan kuasa linearl 6l 6.4
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 237 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL 6.4.4 Operasi Litar Asas Rajah 6.3.6(a) Litar skematikl Rajah 6.3.6(b) Litar simbol
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 238 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL Prinsip pengendalian litar asas pneumatik P: Sumber tekanan daripada pemampat R: Aliran keluar tekanan
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 239 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL 6.5 SISTEM ROBOTIK ASAS 6.5.1 Definisi Sistem Robot Satu unit mekanikal boleh didefinisikan sebagai robot yang mempunyai pelbagai paksi gerakan yang membolehkannya melakukan kerja serta mempunyai sistem kawalan yang boleh diprogramkan untuk melakukan kerja sesuatu gerakan. Menurut Kamus Dewan Bahasa dan Pustaka, robotik ditakrifk an sebagai bidang sains yang berkaitan dengan reka bentuk, pembuatan, penggunaan, dan perkara yang melibatkan robot. 6.5.2 Kepentingan dan Penggunaan Sistem Robotik Asas Robot mampu membantu manusia untuk melakukan sesuatu kerja yang luar daripada keupayaan manusia. (a) melakukan kerja-kerja yang boleh dilakukan oleh manusia seperti mengangkat bahan berat, mengimpal, mengecat badan kereta, dan memasang komponen elektronik. (b)robot juga terlibat dalam proses pembedahan dalam perubatan dan penggunaan sistem satelit. (c) pekerjaan yang berbahaya dan berisiko tinggi kepada manusia seperti menuang logam lebur pada kerja tuangan serta pekerjaan yang melibatkan pengendalian bahan kimia dan bersuhu tinggi (d) dapat menghasilkan pengeluaran yang berkualiti dalam kuantiti yang besar. (e)mampu melaksanakan kerja tanpa henti yang berulang-ulang dengan kejituan yang tinggi. Komponen Asas Robotik Robot direka bentuk daripada kombinasi beberapa komponen iaitu: (a)Pengolah (b)Pengesan hujung (c)Penggerak atas (iv)Peranti deria (v)Pemproses (vi)Program (vii)Pengawal 6.5.3 Elemen Utama Sistem Robotik dan Fungsinya Terdapat lima elemen utama sistem robotik yang terdiri daripada: (a)Elemen kawalan (b) Elemen bekalan kuasa (c) Elemen pergerakan (d) Elemen penderia (e) Kuasa sistem pergerakan
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 240 MODUL 6: SISTEM ELEKTROMEKANIKAL (a)Elemen Kawalan (Control) Sebelum robot boleh melakukan sesuatu kerja, elemen kawalan perlu diprogramkan terlebih dahulu bagi mengawal pergerakannya. Terdapat tiga jenis sistem kawalan robotik yang biasa digunakan, iaitu: (i)Kawalan pandu terus (Remote teaching programme) (ii). Kawalan gerak terus (Lead through programme) (iii). Kawalan logik boleh atur cara (PLC) (b)Elemen Bekalan Kuasa (Power) Sumber kuasa ialah elemen yang diperlukan bagi menghasilkan gerakan robot dalam sistem robotik. Elemen kuasa yang digunakan pada sistem robotik ialah kuasa elektrik. Bekalan kuasa elektrik sama ada arus terus (AT) atau ulang-alik (AU) digunakan untuk membekalkan kuasa kepada peralatan pada robot seperti elektromekanikal dan motor pemacu bagi menggerakkan mekanisme penggerak (c)Elemen Pergerakan (Movement) Robot juga boleh bergerak dalam pelbagai gerakan mengikut kerja yang dilakukan Gerakan robot terhasil daripada penyambungan sendi-sendi dalam reka bentuk geometri robotik. Jenis-jenis elemen pergerakan: (a)Pergerakan berbentuk silinder (b) Pergerakan berbentuk polar (c) Pergerakan berbentuk SCARA (d) Pergerakan berbentuk segi empat tepat (e) Pergerakan berbentuk pergelangan tangan (d)Elemen Penderia ( Sensor) Kecekapan robot bekerja bergantung pada jenis elemen penderia yang digunakan dalam sistem kawalan. Penderia ialah peranti yang digunakan untuk mengesan kedudukan sendi dan bahan kerja, kelajuan putaran, daya dan tekanan, daya kilas, cahaya, dan kehadiran bahan kerja. Antara elemen penderia yang biasa digunakan ialah: (i)penderia suap balik elektronik (ii) penderia sentuh (iii) penderia penglihatan (e)Elemen Kuasa Sistem Pergerakan Kuasa sistem pergerakan yang digunakan pada sistem robotik terdiri daripada kuasa elektrik, pneumatik, dan hidraulik. Sistem hidraulik menggunakan cecair bertekanan tinggi sebagai medium pemindahan kuasanya, manakala sistem pneumatik pula menggunakan udara termampat tekanan tinggi untuk operasi robot. Sistem kuasa bendalir atau udara termampat akan ditukarkan kepada pergerakan mekanikal dengan cara bendalir atau udara termampat dialirkan melalui hos ke elemen pergerakan. MODUL 6: SOALAN TOPIKAL
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 241 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 1. Nyatakan fungsi bagi takal …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 2.Nyatakan fungsi bagi gear …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 3.Nyatakan empat jenis takal dan talisawat i. …………………………………………………………………. ii. …………………………………………………………………. iii. …………………………………………………………………. iv. …………………………………………………………………. 4.Nyatakan empat jenis gear i. ……………………………………………………………………… ii. ……………………………………………………………………… iii. ……………………………………………………………………… iv. ……………………………………………………………………… 5. Rajah 1 menunjukkan satu sistem takal. Takal B mempunyai diameter dua kali Lebih besar daripada takal A. Rajah 1 Hitungkan halaju putaran takal A dalam sebutan takal B.
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 242 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 6.Berpandukan kepada Rajah 2 hitung bilangan gigi gear terpacu A jika halaju putaran(N) gear C ialah 380 ppm dan halaju putaran gear A ialah 150 ppm. Bilangan gigi (T) bagi gear A ialah 40 dan gear B ialah 120. Rajah 2 7. Rajah 3 menunjukkan rangkaian gear dan takal . Halaju putaran gear pemacu A ialah 90 ppm dan halaju putaran gear C ialah 700 ppm. Bilangan gigi (N) bagi gear A ialah 35 dan bagi gear B ialah 30. Hitungkan , (a) Halaju putaran gear B (b) Bilangan gigi gear C (c) Diameter takal B jika halaju putaran takal B ialah 70 ppm dan diameter takal A ialah 25mm . Gear A Gear B Gear C Takal D Takal E Rajah 3 Gear B Gear C Gear A
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 243 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 8.Rajah 4 menunjukkan sistem gear dan sistem takal. Gear A dipacu oleh motor. Jadual 1 ialah sebahagian maklumat tentang kedua-dua sistem itu. Rajah 4 N(ppm) D(mm) T(gigi) Gear A ? - 100 Gear B 80 - 40 Gear C 50 - ? Takal D - 70 - Takal E 100 ? - Jadual 1 Hitung: (a) (i) Halaju putaran gear A. (ii) Bilangan gigi pada gear C. (b) Diameter takal E. (c) Dengan menggunakan diameter takal E seperti dalam 8(a)(ii), hitung kelajuan takal E jika gear C berputar pada kelajuan 75 rpm.
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 244 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 9.Rajah 5 menunjukkan dua takal A dan B yang disambungkan menggunakan tali sawat. Takal A berdiameter 60 mm disambungkan dengan sebuah motor elektrik yang berputar pada kelajuan 100 ppm. Jika diameter takal B ialah 1/2 daripada diameter takal A, kirakan halaju putaran takal B. Rajah 5 10.Rajah 6 menunjukkan satu rangkaian gear mudah. Bilangan gigi gear pemacu A adalah 40 dan bilangan gigi gear terpacu B adalah 80 pada lilitannya. (a) Jika gear pemacu A berputar pada kelajuan 100 ppm, berapakah kelajuan putaran gear B. (b) Berdasarkan jawapan di 4(i) dan maklumat yang didapat sebelumnya, berapakah bilangan gigi gear pemacu A jika gear terpacu B ditukar kepada bilangan gigi 100. Rajah 6 Takal B Takal A B A
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 245 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 11.Nyatakan tiga ciri arus ulang alik. (i)………………………………………………………………………………………………………. (ii) ………………………………………………………………………………………………………. (iii)………………………………………………………………………………………………………. 12.Nyatakan tiga jenis penukar berikut (i) AT-AT …………………………………………………………………………………………… (ii) AT-AU ……………………………………………………………………………………………. (iii) AU-AT …………………………………………………………………………………………… 13. Nyatakan fungsi komponen elektrik dalam sistem mekanikal yang berikut: (i) Bekalan kuasa:…………………………………………………………………………………….. (ii) Suiz : ………………………………………………………………………………………………. (iii) Motor:………………………………………………………………………………………………. 14.Berikan tiga kebaikan penyambung. (i)…………………………………………………………………………………………………………. (ii)…………………………………………………………………………………………………………. (iii)………………………………………………………………………………………………………… 15.Apakah yang akan berlaku sekiranya penyambungan wayar tidak dilakukan dengan betul? …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 246 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 16.Berikan definisi sistem hidraulik. ……………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………………………… 17.Rajah 7 di bawah menunjukkan satu komponen sistem hidraulik asas. Namakan komponen sistem tersebut pada ruang yang disediakan. 18. Nyatakan fungsi komponen hidraulik yang berikut: (i) Pam ………………………………………………………………………………………………………. (ii) Tangki ………………………………………………………………………………………………………. (iii) Penapis ……………………………………………………………………………………………………… 19.Nyatakan apakah yang di maksudkan dengan injap kawalan berarah 4/3. …………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………. M Rajah 7 …………………………….……
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 247 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 20. Jadual 2 menunjukkan Injap Kawalan Berarah. Namakan Injap Kawalan Berarah di dalam ruangan yang disediakan. Simbol Injap Kawalan Berarah Nama Injap Kawalan Berarah i)……………………………. ii)……………………………. iii)……………………………. iv)…………………………… Jadual 2 21. Rajah 8 dibawah menunjukkan sebahagian daripada sistem hidraulik. Rajah 8 Nyatakan kedudukan omboh apabila kili berada pada kedudukan pada rajah. ………………………………………………………………………………………………
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 248 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 22.Lengkapkan carta alir bagi bagi sistem hidraulik. 23.Jadual 3 dibawah menunjukkan penyataan tentang fungsi dan nama komponen dalam sIstem hidraulik yang tidak lengkap. Lengkapkan jadual itu. Nama Komponen Fungsi Selinder i)……………………………………………………………… ii)…………… Mengawal tekanan maksimum dalam sIstem. Injap kawalan Aliran iii)……………………………………………………………… iv)…………… Membenarkan aliran cecair mengalir pada satu arah sahaja. Injap Kawalan Berarah v)………………………………………………………………………. Jadual 3 iv)………………………….. Injap kawalan Berarah Tangki i)………………………….. Injap Pelega ii)………………………….. iii)………………………….. Injap Kawalan Aliran
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 249 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 24.Tandakan (√) didalam kotak yang disediakan bagi penyataan yang betul dan (X) bagi penyataan yang salah tentang sistem hidraulik. Sistem pengendaliannya menggunakan medium bendalir. Sesuai untuk operasi pada suhu tinggi Sesuai untuk kerja berat 25.Rajah 9 menunjukkan satu litar sistem hidraulik. Litar tersebut didapati tidak berfungsi dengn baik seperti yang sepatutnya. Setelah dibuat penelitian, sistem itu mengalami beberapa masalah seperti berikut:- (i) Pengaliran bendalir tidak lancar (ii) Berlaku kebocoran pada bahagian sambungan sistem. (iii) Pergerakan omboh silinder tidak dapat dikawal. (iv) Pam tidak dapat berfungsi dengan baik. Huraikan. (a)Mengapakah masalah tersebut berlaku ? (b)Bagaimana masalah tersebut dapat diatasi ? Rajah 9 M
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 250 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 26. Sistem hidraulik menggunakan cecair sebagai medium kerja manakala sistem pneumatik menggunakan ………….. ………………. sebagai medium kerjanya. 27.Namakan 2 jenis silinder yang digunakan dalam sistem pneumatik. i) ……………………………………………………………………… ii)……………………………………………………………………… 28. Namakan komponen pada ruang kosong bagi litar asas sistem pneumatik pada Rajah 10. i)………………………… Rajah 10 M ii) ………………………………………. iii) …………………………. iv) ………………
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 251 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 29.Rajah 11 menunjukkan simbol beberapa komponen bagi sistem pneumatik. Namakan komponen itu. Rajah 11 30. Di bawah adalah senarai beberapa komponen dalam sistem pneumatik. Injap kawalan berarah ● Penyenyap Silinder ● Alat pelincir Injap kawalan aliran Rajah 12 menunjukkan carta alir sistem pneumatik yang tidak lengkap. Berdasarkan senarai nama komponen yang diberikan dalam senarai di atas, lengkapkan carta itu. Komponen (i) diberi. Rajah 12 (i)Tolok tekanan (ii) (iii) (iv) ……………………………….....…… …………………………… (v) ………………………………… (vi) …………………………………
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 252 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 31. Rajah 13 menunjukkan nama sebahagian komponen litar asas sistem pneumatik untuk menggerakkan omboh. Lengkapkan Rajah 10 dengan menulis komponen di ruang yang disediakan Rajah 13
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 253 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 32. Jadual 4 adalah pernyataan tentang fungsi dan komponen dalam sistem pneumatik. Lengkapkan jadual tersebut. Fungsi Komponen (i)………………………………………………………………………… Omboh Meningkatkan tekanan udara atmosfera kepada udara bertekanan tinggi. (ii)…………………… (iii)………………………………………………………………………... Penerima / Tangki Membolehkan komponen lain berfungsi dengan lancar dan memanjangkan jangka hayat komponen (iv)………………….. Jadual 4 33.Berikut adalah senarai komponen dalam litar sistem pneumatik. Susun komponen tersebut berdasarkan pengoperasian litar mengikut urutan yang betul dengan menulis 2,3,4 dan 5 pada petak yang disediakan. Komponen 1 diberi. Pemampat udara Pelincir Tangki penerima Penapis udara Pengering 1
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 254 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 34.Rajah 14(a) menunjukkan sebahagian daripada sistem pneumatik yang digunakan untuk melabel kotak. Rajah 14(b) menunjukkan litar pneumatik itu. Rajah 14 Sistem pneumatik itu mengalami masalah berikut.: (i) Kelajuan pergerakan pengguling ke depan tidak dapat dikawal. (ii) Sistem mengeluarkan bunyi bising. (iii) Pergerakan aci tidak lancar. (iv) Penyambungan litar mengalami kerosakkan. (v) Aci tidak dapat kembali ke kedudukan asal setelah bergerak ke depan. (a) Nyatakan bagaimana masalah itu dapat di atasi. (b) Mengapakah mesin pneumatik sesuai untuk mesin melabel? (c) Terangkan kesesuaian penggunaan tali sawat bagi tujuan pemindahan pergerakan secara putaran motor untuk sistem itu.
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 255 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 35.Rajah 15 menunjukkan satu litar dalam sistem pneumatik yang digunakan pada mesin kerja tekan. Rajah 15 SIstem ini mengalami tiga masalah seperti di bawah: (i)Tekanan yang diperlukan tidak dapat dicapai (ii) Omboh tidak bergerak seperti yang diperlukan (iii)Komponen sering rosak. (a) Terangkan bagaimana masalah itu boleh di atasi (b) Nyatakan fungsi komponen X dan Y (c) Jika sistem ini ditukar kepada sistem hidraulik, nyatakan perbezaan antara sistem hidraulik dan sistem pneumatik yang berkaitan dengan faktor-faktor seperti berikut: - medium pemindahan kuasa - Keupayaan kerja - Pergerakan - Bunyi - Suhu operasi
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 256 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 36. Apakah yang dimaksudkan dengan robot ………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………….. 37. Nyatakan kegunaan robot dalam industri …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 38.Nyatakan elemen-elemen yang terdapat di dalam sistem robotik ……………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………. 39. Nyatakan 5 jenis gerakan dalam elemen pergerakan i. ……………………………………………………………………………………………………………………… ii. …………………………………………………………………………………………………………………….. iii. ……………………………………………………………………………………………………………………. iv. ……………………………………………………………………………………………………………………. v. …………………………………………………………………………………………………………………….. 40. Nyatakan tiga elemen penderia i. ………………………………………………………………………………………………………….. ii. …………………………………………………………………………………………………………. iii. ………………………………………………………………………………………………………… 41.Tandakan betul (/) dan salah (X) dalam petak yang disediakan bagi penyataan tentang sistem robotik. i)Sistem Robotik menggunakan kuasa elektrik, hidraulik dan pneumatik untuk melakukan pegerakan.. ii)Robot mempunyai sistem kawalan yang boleh diprogramkan untuk melakukan sesuatu pergerakan. . iii ) Kawalan logik boleh atur cara (PLC ) adalah peranti elektronik yang tidak sesuai digunakan di dalam sistem Robotik.
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 257 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL iv)Pergerakan berbentuk skara pada lengan Robotik boleh digerakkan pada tiga paksi . 42 Lengkapkan Jadual 5 dengan menamakan jenis elemen penderia yang sesuai dengan pernyataan yang diberi. Jenis elemen deria Pernyataan i) Peralatan elektronik yang digunakan untuk mengesan objek dengan memancarkan cahaya infra merah ii) Satu sistem kamera berkomputer yang digunakan untuk mengecam objek berdasarkan persamaan gambar iii) Peralatan mekanikal yang bertindak sebagai suis untuk menyambung bekalan kuasa kepada unit kawalan 43. Tandakan [ ] dalam kotak bagi penyataan di bawah sama ada benar atau salah. Penyataan Benar Salah Unit kawalan dikenali juga sebagai otak kepada sistem robot Penderia [sensor] merupakan pengesan hujung yang banyak sekali digunakan dalam industri Hidraulik dan pneumatik adalah antara kuasa yang dibekalkan kepada pengerak dalam sistem robot Robot hanya boleh bekerja dalam persekitaran yang selesa dan selamat sahaja 44. Sistem robotik digunakan secara meluas dalam bidang kejuruteraan pembuatan dan pembinaan. Dua elemen penting dalam sistem robotik ialah elemen gerakan dan elemen deria. a) Nyatakan fungsi utama elemen gerakan dan elemen deria b) Apakah yang di maksudkan dengan sistem kawalan robotik yang berikut i) Program pandu terus ii) Program gerak terus iii) Kawalan logik boleh atur cara Jadual 5
BPLTV_KPM MPET_PENGAJIAN KEJURUTERAAN MEKANIKAL 258 MODUL 6: SOALAN TOPIKAL 45.a)Nyatakan perbezaan antara program pandu terus dengan program gerak terus bagi unit kawalan robot. b) Apakah yang dimaksudkan dengan penderia sentuh dalam sistem robotik. c) Berpandukan kepada Rajah 16 di bawah, huraikan pergerakan paksi-paksi gerakan robot bagi menghasilkan bentuk gerakan yang ditunjukkan Rajah 16