REKA BENTUK DAN TEKNOLOGI TINGKATAN 3 RM7.25 FT273001 ISBN 978-983-092-444-1 9 789830 924441 KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA
RUKUN NEGARA Bahawasanya Negara Kita Malaysia mendukung cita-cita hendak; Mencapai perpaduan yang lebih erat dalam kalangan seluruh masyarakatnya; Memelihara satu cara hidup demokrasi; Mencipta satu masyarakat yang adil di mana kemakmuran negara akan dapat dinikmati bersama secara adil dan saksama; Menjamin satu cara yang liberal terhadap tradisi-tradisi kebudayaannya yang kaya dan pelbagai corak; Membina satu masyarakat progresif yang akan menggunakan sains dan teknologi moden; MAKA KAMI, rakyat Malaysia, berikrar akan menumpukan seluruh tenaga dan usaha kami untuk mencapai cita-cita tersebut berdasarkan prinsip-prinsip yang berikut: KEPERCAYAAN KEPADA TUHAN KESETIAAN KEPADA RAJA DAN NEGARA KELUHURAN PERLEMBAGAAN KEDAULATAN UNDANG-UNDANG KESOPANAN DAN KESUSILAAN (Sumber: Jabatan Penerangan, Kementerian Komunikasi dan Multimedia Malaysia)
PENULIS Dr. Zulhasni bin Abdul Rahim Mohd Ridzuan bin Padzil Nathan a/l Balakhrisnan Norliza binti Muda EDITOR Norshamsinar binti Abdul Ghani Faridzatul Shahira binti Khalid PEREKA BENTUK Loh Hong Seng ILUSTRATOR Arman bin Saat Tew Wan Yin TINGKATAN 3 TINGKATAN 3 KURIKULUM STANDARD SEKOLAH MENENGAH REKA BENTUK DAN TEKNOLOGI 2018 PENERBIT BESTARI SDN. BHD. (258257-P)
NO SIRI BUKU: 0073 KPM2018 ISBN 978-983-092-444-1 Cetakan Pertama 2018 © Kementerian Pendidikan Malaysia Hak Cipta Terpelihara. Mana-mana bahan dalam buku ini tidak dibenarkan diterbitkan semula, disimpan dalam cara yang boleh dipergunakan lagi, ataupun dipindahkan dalam sebarang bentuk atau cara, baik dengan elektronik, mekanik, penggambaran semula mahupun dengan cara perakaman tanpa kebenaran terlebih dahulu daripada Ketua Pengarah Pelajaran Malaysia, Kementerian Pendidikan Malaysia. Perundingan tertakluk kepada perkiraan royalti atau honorarium. Diterbitkan untuk Kementerian Pendidikan Malaysia oleh: Penerbit Bestari Sdn. Bhd. (258257-P) 22-01, Jalan Molek 1/10, Taman Molek, 81100 Johor Bahru, Johor Darul Takzim. Tel: 07-361 2868 Faks: 07-352 6292 Laman Web: http://www.pbestarisb.com Reka Letak dan Atur Huruf: Penerbit Bestari Sdn. Bhd. (258257-P) Muka Taip Teks: Charter Roman Saiz Muka Taip Teks: 11 poin Dicetak oleh: Herald Printers Sdn. Bhd. (19965-V) Lot 508, Jalan Perusahaan 3, Bandar Baru Sungai Buloh, 47000 Selangor Darul Ehsan. PENGHARGAAN Penerbitan buku teks ini melibatkan kerjasama banyak pihak. Sekalung penghargaan dan terima kasih ditujukan kepada semua pihak yang terlibat: • Jawatankuasa Penambahbaikan Pruf Muka Surat, Bahagian Buku Teks, Kementerian Pendidikan Malaysia. • Jawatankuasa Penyemakan Pembetulan Pruf Muka Surat, Bahagian Buku Teks, Kementerian Pendidikan Malaysia. • Jawatankuasa Penyemakan Naskhah Sedia Kamera, Bahagian Buku Teks, Kementerian Pendidikan Malaysia. • Pegawai-pegawai Bahagian Buku Teks dan Bahagian Pembangunan Kurikulum, Kementerian Pendidikan Malaysia. • SMK Bukit Baru Melaka. • Sidang Editorial Penyemakan Pruf Penerbit Bestari Sdn. Bhd. • Panel pembaca luar. • Bizchip Technology Centre. • Elvira Systems Sdn. Bhd. • Semua pihak yang terlibat secara langsung dalam usaha menjayakan penerbitan buku ini. • Pihak penerbit dan pengarang telah berusaha untuk mengesan pemilik hak cipta bagi bahan grafik yang digunakan dalam buku ini. Bagi pemilik hak cipta lain yang tidak dapat dikesan atau dihubungi, kami mengambil kesempatan ini untuk merakamkan setinggi-tinggi penghargaan kepada mereka. KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA
BAB 1 APLIKASI TEKNOLOGI 1.1 Reka Bentuk Mekatronik 2 BAB 2 PEMBANGUNAN PRODUK 2.1 Penghasilan Produk 38 1.1.1 Menyatakan maksud reka bentuk mekatronik 3 1.1.2 Mengenal pasti elemen mekatronik 7 1.1.3 Menerangkan fungsi elemen mekatronik pada produk sedia ada 11 1.1.4 Menghasilkan gambar rajah blok (block diagram) produk mekatronik sedia ada 18 1.1.5 Menghasilkan lakaran bahagian reka bentuk produk yang akan diubah suai berdasarkan gambar rajah blok yang terlibat 22 1.1.6 Membuat penambahbaikan kepada produk berdasarkan lakaran yang telah dibuat 27 1.1.7 Membuat penilaian kefungsian produk yang telah diubah suai 30 Rumusan 33 Latihan Pengukuhan 34 2.1.1 Menyatakan produk yang hendak dihasilkan berdasarkan kajian keperluan pelanggan dan projek brief 39 2.1.2 Mengenal pasti asas teknologi yang sesuai dengan kehendak reka bentuk produk 47 2.1.3 Merancang konsep, elemen dan prinsip reka bentuk yang dipersetujui dalam bentuk lakaran 52 KANDUNGAN PB iii
BAB 3 REKA BENTUK DALAM PERNIAGAAN 3.1 Reka Bentuk sebagai Instrumen Pemasaran 124 3.1.1 Menyatakan maksud pemasaran 125 3.1.2 Menerangkan peranan reka bentuk dalam pemasaran 128 3.1.3 Mengenal pasti kaedah reka bentuk pengiklanan 139 3.1.4 Memilih kaedah reka bentuk pengiklanan yang sesuai untuk memasarkan produk yang dihasilkan 148 3.1.5 Menganalisis kaedah reka bentuk pengiklanan yang dipilih 160 3.1.6 Membuat rumusan kaedah reka bentuk pengiklanan yang sesuai dengan produk 164 3.1.7 Menghasilkan reka bentuk pengiklanan 168 Rumusan 169 Latihan Pengukuhan 170 Glosari 172 Senarai Rujukan 174 Indeks 175 2.1.4 Menghasilkan lakaran produk yang hendak dibuat 64 2.1.5 Menyediakan jadual kerja 73 2.1.6 Membuat senarai bahan, peralatan dan bajet produk 75 2.1.7 Menghasilkan produk berfungsi atau berfungsi sebahagian 80 2.1.8 Membuat pengujian dan penilaian kefungsian serta kesesuaian produk 95 2.1.9 Membuat cadangan penambahbaikan produk berdasarkan laporan keputusan ujian 101 2.1.10 Menyediakan dokumentasi 102 Rumusan 119 Latihan Pengukuhan 120 iv PB
Buku teks REKA BENTUK DAN TEKNOLOGI TINGKATAN 3 ini ditulis berpandukan objektif yang terkandung dalam Dokumen Standard Kurikulum dan Pentaksiran (DSKP) di bawah Kurikulum Standard Sekolah Menengah (KSSM) yang disediakan oleh Kementerian Pendidikan Malaysia. Buku teks ini diolah berdasarkan empat domain, iaitu Apresiasi Produk Reka Bentuk, Aplikasi Teknologi, Pembuatan Produk dan Penilaian Reka Bentuk Produk agar murid menjadi individu yang dapat bersaing di peringkat global serta memahami teknologi terkini yang mampu menyelesaikan masalah dalam kehidupan. Ciri-ciri istimewa dalam buku ini adalah seperti berikut: PENDAHULUAN PENERANGAN IKON HALAMAN RANGSANGAN Halaman permulaan bab untuk menggambarkan kandungan keseluruhan bab. Standard Pembelajaran Senarai kemahiran yang akan dipelajari dalam setiap bab. QR Code Mengandungi maklumat yang berikut: • Huraian tema buku • Biodata penulis • Maklumat dan fakta yang dikemas kini (sekiranya ada) PB v Kata Kunci Istilah-istilah yang perlu diberi perhatian dalam bab.
PEMIKIRAN KOMPUTASIONAL Mendidik murid mengaplikasikan pemikiran komputasional. Akses Pantas Maklumat tambahan yang diperoleh daripada laman sesawang. QR Code disertakan untuk menggalakkan murid meneroka maklumat dengan menggunakan kemudahan Internet. Mengandungi fakta tambahan yang berkaitan dengan pembelajaran. Info Bestari Persoalan pembelajaran yang berkaitan dengan tajuk bagi menguji pengetahuan murid. Cabar Minda Pelbagai aktiviti yang bertujuan meningkatkan pemahaman murid terhadap pembelajaran. Aktiviti Mengingatkan murid perkara-perkara berkaitan pembelajaran yang telah dipelajari. Imbas Semula Imbas Semula Menguji dan merangsang pengetahuan murid tentang subtajuk yang telah dipelajari. Praktis Formatif ELEMEN MERENTAS KURIKULUM Nilai tambah yang diterapkan dalam aktiviti pengajaran dan pembelajaran. EMK AKTIVITI PEMBELAJARAN ABAD KE-21 Aktiviti yang berpusatkan murid dan berunsur KBAT. PAK-21 Round table vi vii
KBAT Menguji keupayaan murid berfikir untuk menyelesaikan masalah dan membuat keputusan secara sistematik. Memberi panduan kepada guru dan murid berkenaan cara kerja yang betul. Ringkasan bagi setiap bab untuk membantu murid mengimbas kembali kandungan tajuk yang telah dipelajari. R U M U S A N T I P Bestari KUIZ Interaktif Imbas QR Code untuk menjawab kuiz interaktif di akhir setiap bab. Semak JAWAPAN Murid boleh menyemak jawapan dengan mengimbas QR Code . Aplikasi reka bentuk dan teknologi dalam kehidupan harian murid. RBT dan Anda Memupuk nilai-nilai murni dalam diri murid. Nilai Murni vi vii Ujian subjektif untuk menguji pemahaman murid terhadap kandungan bab yang dipelajari. Latihan Pengukuhan
Akses Pantas Robotik dan Mekatronik goo.gl/xGJPRf Bab 1 Aplikasi Teknologi Rutin kehidupan manusia sebenarnya telah lama dipengaruhi oleh teknologi. Oleh itu, pelbagai produk yang bermanfaat kepada manusia telah dihasilkan dengan mengaplikasikan teknologi. Anda telah diperkenalkan dengan reka bentuk mekanikal, reka bentuk elektrik dan reka bentuk elektronik semasa di Tingkatan 2. Dalam bab ini pula, anda akan diperkenalkan dengan reka bentuk mekatronik. Produk mekatronik boleh berfungsi secara automatik atau separa automatik. Produk akan mula melakukan kerja apabila suis ditekan atau penderia tertentu diaktifkan. Produk akan berhenti dengan sendiri setelah tugasan disempurnakan. Perhatikan di sekeliling anda dan kenal pasti produk mekatronik yang digunakan setiap hari. Bagaimanakah produk mekatronik tersebut mampu membantu anda dalam kehidupan harian?
Aplikasi mekatronik dalam kehidupan harian 1 Standard Kandungan 1.1 Reka Bentuk Mekatronik
Teknologi telah terbukti banyak membantu memudahkan kehidupan manusia. Oleh itu, semakin maju sesebuah masyarakat, semakin banyak rutin kehidupan seperti cara bekerja, berehat, belajar, berhibur dan sebagainya dipengaruhi oleh teknologi. Semasa di Tingkatan 2, anda telah mempelajari tentang aplikasi teknologi seperti reka bentuk mekanikal, reka bentuk elektrik dan reka bentuk elektronik. Dalam bab ini pula, pengetahuan anda tentang semua aplikasi tersebut akan digabungkan dengan sistem kawalan dan pengaturcaraan bagi menghasilkan reka bentuk produk mekatronik. Gambar foto 1.1 menunjukkan beberapa contoh reka bentuk produk mekatronik yang sering anda temui dalam kehidupan harian. Murid boleh: • Menyatakan maksud reka bentuk mekatronik • Mengenal pasti elemen mekatronik • Menerangkan fungsi elemen mekatronik pada produk sedia ada • Menghasilkan gambar rajah blok (block diagram) produk mekatronik sedia ada • Menghasilkan lakaran bahagian reka bentuk produk yang akan diubah suai berdasarkan gambar rajah blok yang terlibat • Membuat penambahbaikan kepada produk berdasarkan lakaran yang telah dibuat • Membuat penilaian kefungsian produk yang telah diubah suai Standard Pembelajaran Gambar foto 1.1 Beberapa contoh reka bentuk produk mekatronik yang sering ditemui dalam kehidupan harian 2 PB Reka Bentuk Mekatronik Reka Bentuk Mekatronik Kata Kunci • mekatronik • elemen • integrasi • komponen • pengaturcaraan • gambar rajah blok • produk berfungsi 1.1 Mesin fotokopi Lif Palang automatik
Lengan robotik yang ditunjukkan dalam Gambar foto 1.2 merupakan contoh reka bentuk produk mekatronik. Tahukah anda maksud reka bentuk mekatronik? Reka bentuk mekatronik bermaksud reka bentuk produk atau sistem yang menggabungkan disiplin ilmu elektrik, mekanikal, elektronik, kawalan dan pengaturcaraan untuk mencapai tujuan yang dikehendaki. Integrasi semua elemen mekatronik membolehkan produk mekatronik berfungsi secara automatik atau separa automatik. Pengguna hanya perlu menekan suis kawalan pada produk untuk memulakan tugasan yang telah ditetapkan. Produk akan menjalankan tugasan dan berhenti dengan sendiri apabila tugasan telah disempurnakan. Perhatikan di sekeliling anda. Dapatkah anda mengenal pasti produk mekatronik yang biasa anda gunakan dalam kehidupan harian? Konsep mekatronik telah diperkenalkan oleh Tetsuro Mori, seorang jurutera kanan sebuah syarikat di Jepun pada tahun 1969. Beliau mendefinisikan mekatronik sebagai aplikasi elektronik dan teknologi komputer untuk mengawal pergerakan sistem mekanikal suatu produk. Akses Pantas Apakah itu Mekatronik? goo.gl/ocnwYC Istilah mekatronik terhasil daripada gabungan dua perkataan, iaitu ʻmekaʼ daripada perkataan mekanikal dan ʻtronikʼ daripada perkataan elektronik. (Sumber: Alciatore, D.G & Histand, M.B, Introduction to Mechatronics and Measurement System, New York: McGraw-Hill, 2012, hlm.2) Info Bestari Gambar foto 1.2 Lengan robotik 1.1.1 Menyatakan Maksud Reka Bentuk Mekatronik Reka Bentuk Mekatronik 3 BAB 1
Revolusi Industri 1.0 bermula dengan penggunaan reka bentuk mekanikal bagi menggantikan tenaga manusia untuk menghasilkan suatu produk. Revolusi Industri 2.0 bermula dengan penemuan tenaga elektrik yang membolehkan produk dihasilkan dalam kuantiti lebih besar dan cepat. Sejarah perkembangan revolusi industri Info Bestari Revolusi Industri 4.0 merupakan kemajuan sistem industri yang berkembang dengan lebih hebat menerusi konsep cyberphysical. Konsep cyberphysical ialah mengawal dan mengurus operasi industri dengan mengguna pakai sistem mekatronik, Internet benda, data raya, pengkomputeran awan dan kecerdasan buatan (artificial intelligence). Rajah 1.1 menunjukkan sembilan teras yang terdapat dalam Revolusi Industri 4.0. Malaysia telah mengenal pasti bahawa Revolusi Industri 4.0 merupakan peluang yang terbaik dalam mempertingkatkan lagi hasil pendapatan negara dari segi pengeluaran, menaik taraf modal insan dan pendapatan pekerja dalam kemahiran teknologi tahap tinggi. Secara tidak langsung Revolusi Industri 4.0 memberikan impak yang besar kepada produktiviti industri di Malaysia. Kita perlu mengambil peluang untuk mempelajari dan menguasai ilmu serta kemahiran yang melibatkan Revolusi Industri 4.0. Hal ini demikian kerana, Revolusi Industri 4.0 merupakan aspek penting dalam perubahan industri masa kini. Akses Pantas Industri 4.0 dan Implikasi kepada SME goo.gl/CuqQTC BAB 1 Aplikasi Teknologi 4 BAB 1
Revolusi Industri 4.0 Rajah 1.1 Sembilan teras dalam Revolusi Industri 4.0 Robot berautonomi Autonomous robots Realiti terimbuh Augmented Reality (AR) Simulasi Simulation Keselamatan siber Cybersecurity Pengkomputeran awan Cloud computing Internet benda Internet of things Data raya Big data Pembuatan bahan tambah Additive manufacturing Persepaduan sistem System integration Revolusi Industri 3.0 bermula dengan penggunaan meluas reka bentuk elektronik dan seterusnya penggabungan reka bentuk bagi menghasilkan reka bentuk mekatronik. (Sumber: Malaysian Industry-Government Group for High Technology (MIGHT). (2018). Draft National Industry 4.0 Policy Framework. Cyberjaya: MIGHT Publications.) Revolusi Industri 4.0 melibatkan penggabungan reka bentuk mekatronik bersama Internet benda, data raya dan pengkomputeran awan bagi membentuk sistem pengeluaran pintar. Pandu sendiri Reka Bentuk Mekatronik 5 BAB 1
Praktis Formatif Aktiviti Mengenali produk mekatronik PAK-21 Gallery Walk 1. Apakah yang dimaksudkan dengan reka bentuk mekatronik? 2. Senaraikan tiga produk mekatronik yang dapat anda kenal pasti di sekeliling anda. 3. Nyatakan teras dalam Revolusi Industri 4.0 yang melibatkan sistem mekatronik. 1. Bahagikan murid kepada beberapa kumpulan. 2. Ketua kumpulan memilih nama produk mekatronik daripada senarai yang telah disediakan oleh guru. 3. Salin Jadual 1.1 di bawah dan secara berkumpulan, tandakan (3) atau (7) berdasarkan produk mekatronik kumpulan anda. Tampalkan Jadual 1.1 yang telah lengkap di sudut kumpulan masing-masing. 4. Gunakan kaedah Gallery Walk dalam aktiviti ini. Setiap ahli kumpulan bergerak ke sudut kumpulan yang lain untuk melihat kriteria produk dan jawab soalan yang disediakan (lihat-bincang-catat). 5. Kemukakan soalan semasa sesi Gallery Walk ini kepada kumpulan yang berkaitan. 6. Setelah selesai, ahli kumpulan berkumpul semula untuk melengkapkan jadual tersebut. Jadual 1.1 Senarai produk dan kriteria (a) Adakah produk menggunakan tenaga elektrik? 3 (b) Adakah produk mempunyai panel kawalan sendiri? 3 (c) Adakah produk mempunyai bahagian yang boleh bergerak? 7 (d) Adakah produk mempunyai penderia? 3 (e) Adakah produk berfungsi secara automatik? 3 riteria Produk Periuk nasi elektrik Mesin basuh automatik Kipas siling automatik Pintu pagar automatik Lengan robotik Kalkulator saintifik Palang automatik BAB 1 Aplikasi Teknologi 6 BAB 1
+ 5V or 1 + 5V or 1 + 5V or 1 + 5V or 1 = (1+ø) sum 0V or ø = (1-1) difference 0V or ø borrow 0V or ø = carry over 0V or ø Penambahan Penolakan 9V DC 5V DC s1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 s9 LED 1 LED 3 LED 2 LED 4 LED 5 LED 7 LED 6 r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 r10 r9 r11 s2 s4 s5 s6 s7 s8 s3 7806 – + r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7, r8, r9 = 3.3KΩ r11 = 1KΩ r10 = 10KΩ variable Rajah 1.2 Mekatronik merupakan gabungan elemen asas kejuruteraan Elemen asas ini digabung dengan kawalan bagi membolehkan produk mekatronik yang direka bentuk berfungsi dengan sempurna, cekap, produktif dan berkesan sama ada secara automatik atau separa automatik. A Sistem elektrik Sistem elektrik merujuk kepada sistem yang menggunakan arus elektrik, sama ada arus terus (AT) atau arus ulang-alik (AU) sebagai sumber bekalan kuasa. Sistem elektrik dalam reka bentuk mekatronik berfungsi untuk membekalkan arus elektrik bagi membolehkan peranti mekatronik menjalankan fungsi yang ditetapkan. Sistem ini mengambil kira aspek keselamatan, kedudukan peranti dalam litar dan sambungan litar. Kawalan dan pengaturcaraan Elektrik MEKATRONIK Elektronik Mekanikal 1.1.2 Mengenal Pasti Elemen Mekatronik Mekatronik merupakan bidang ilmu yang menggabungkan semua elemen asas kejuruteraan, iaitu: • Sistem elektrik • Sistem mekanikal • Sistem elektronik • Sistem kawalan dan pengaturcaraan Reka Bentuk Mekatronik 7 BAB 1
Gambar foto 1.3 Contoh elemen sistem elektrik B Sistem mekanikal Sistem mekanikal merupakan gabungan beberapa komponen mekanikal yang berfungsi sebagai penghantar untuk memindahkan suatu sumber gerakan (motor) kepada bentuk yang lain. Sistem mekanikal ini membolehkan produk berfungsi, sama ada secara bergerak atau berputar. Contohnya, gear dan tali sawat digunakan bagi membolehkan pemain DVD dibuka atau ditutup. Panel solar Pengawal pengecas solar Kipas siling automatik Bateri Gambar foto 1.4 Contoh keratan rentas sistem mekanikal pada pemain DVD optik Gear rak dan pinan Takal Tali sawat BAB 1 Aplikasi Teknologi 8 BAB 1
Gambar foto 1.6 Contoh sistem yang menggunakan sistem pengawal mikro Gambar foto 1.5 Contoh sistem elektronik Perintang Kapasitor Lampu LED C Sistem elektronik Sistem elektronik merupakan susunan dan sambungan fizikal komponen elektronik dalam suatu litar bagi menjalankan operasi sesuatu sistem. Contoh komponen elektronik ialah perintang, diod, papan litar, suis, penderia, transistor, kapasitor, litar bersepadu dan lain-lain. D Sistem kawalan dan pengaturcaraan Sistem kawalan Sistem kawalan merupakan satu kaedah kawalan sistem yang digunakan untuk mengurus, mengarah atau mengawal atur tindakan bagi memastikan reka bentuk mekatronik berfungsi secara automatik dengan sempurna. Gambar foto 1.6 menunjukkan beberapa contoh sistem yang menggunakan sistem pengawal mikro. Reka Bentuk Mekatronik 9 BAB 1
Praktis Formatif Pengaturcaraan Pengaturcaraan komputer ialah proses untuk membangunkan atur cara komputer dengan menggunakan bahasa pengaturcaraan seperti Java, Python, Visual Basic dan C++. Bahasa-bahasa pengaturcaraan ini menggunakan kod berbentuk teks. Terdapat juga bahasa pengaturcaraan yang tidak memerlukan penulisan kod berbentuk teks tetapi menggunakan blok arahan yang sedia ada. Contoh bahasa pengaturcaraan ini ialah Scratch, mBlock, JavaScript Block dan Ardublock. Setiap bahasa pengaturcaraan mempunyai set peraturan sintaks (syntax) dan semantik (semantic) tersendiri. Peraturan sintaks dan semantik menetapkan cara menulis arahan untuk mikropengawal yang mengawal operasi alat elektronik. 1. Senaraikan elemen asas kejuruteraan yang terdapat dalam mekatronik. 2. Apakah perbezaan antara pengaturcaraan dengan sistem kawalan? Rajah 1.3 Contoh bahasa pengaturcaraan C++ JavaScript Block Sintaks ialah peraturan yang menguasai struktur sesuatu bahasa dan ungkapannya. Semantik ialah proses yang dilalui oleh komputer semasa komputer melaksanakan atur cara mengikut bahasa pengaturcaraan yang tertentu. Info Bestari BAB 1 Aplikasi Teknologi 10 BAB 1
Mesin basuh automatik Kereta kawalan jauh Pintu gelangsar automatik Gambar foto 1.7 Contoh produk mekatronik Gambar foto 1.7 menunjukkan contoh produk mekatronik yang sering kita temui dalam kehidupan harian. Setiap elemen yang digabungkan dalam produk mekatronik tersebut mempunyai fungsi yang tersendiri bagi memastikan produk dapat berfungsi dengan berkesan mengikut arahan yang telah diaturcarakan. RBT dan Anda Dron Dron atau dikenali sebagai pesawat tanpa pemandu (UAV) menjadi popular dalam kalangan masyarakat kini, terutamanya dalam bidang fotografi dan perfileman. Dron direka bentuk menggunakan semua elemen mekatronik yang membolehkan dron dikawal melalui alat kawalan jauh atau komputer. Akses Pantas Sejarah Pesawat tanpa Pemandu goo.gl/45Y6FU 1.1.3 Menerangkan Fungsi Elemen Mekatronik pada Produk Sedia Ada Hadapan Kiri Kanan Berhenti Undur Reka Bentuk Mekatronik 11 BAB 1
A Kereta kawalan jauh Kereta kawalan jauh merupakan salah satu contoh produk mekatronik mudah. Fungsi elemen mekatronik pada kereta kawalan jauh diterangkan secara terperinci dalam Rajah 1.4. Sistem elektronik • Sistem elektronik menerima dan menukarkan isyarat input dari alat kawalan jauh kepada isyarat elektrik bagi memacu motor AT. Sistem mekanikal • Gear berfungsi untuk mengurangkan atau meningkatkan halaju dan menambah daya kilas (torque) motor. Gear Pemacu motor Modul geganti BAB 1 Aplikasi Teknologi 12 BAB 1
Sistem kawalan dan pengaturcaraan • Terdiri daripada mikropengawal dan sistem kawalan yang diatur cara. • Berfungsi untuk mengawal halaju dan arah putaran motor AT. Sistem elektrik • Bateri sebagai sumber tenaga elektrik. Rajah 1.4 Fungsi elemen mekatronik pada kereta kawalan jauh Bateri alkali Bateri kadmium-nikel Motor AT Papan litar elektronik mikropengawal Mikropengawal Hadapan Kiri Berhenti Kanan Undur Reka Bentuk Mekatronik 13 BAB 1
B Pintu gelangsar automatik Pintu gelangsar automatik yang sering anda temui di pasar raya juga merupakan produk mekatronik. Fungsi elemen mekatronik pada pintu gelangsar automatik diterangkan secara terperinci dalam Rajah 1.5. Sistem mekanikal • Komponen mekanikal terdiri daripada takal dan tali sawat. • Berfungsi untuk membuka dan menutup pintu. • Gear pada motor membantu memudahkan pergerakan. Sistem elektronik • Komponen elektronik disatukan di dalam litar pemacu motor. • Penderia gerakan mengesan sebarang pergerakan dan memberikan isyarat kepada sistem kawalan. Takal Tali sawat Komponen mekanikal Litar pemacu motor Penderia gerakan BAB 1 Aplikasi Teknologi 14 BAB 1
Sistem elektrik • Terdiri daripada motor AT dan pengubah (transformer). • Berfungsi untuk membekalkan tenaga elektrik pada keseluruhan sistem. Sistem kawalan dan pengaturcaraan • Terdiri daripada sistem kawalan yang telah diatur cara. • Berfungsi untuk memproses isyarat input dari penderia gerakan dan menghantar isyarat output kepada pemacu motor AT untuk membuka dan menutup pintu. Pengubah berfungsi untuk menaikkan atau menurunkan voltan bekalan arus ulang-alik. Info Bestari Rajah 1.5 Fungsi elemen mekatronik pada pintu gelangsar automatik Motor AT Pengubah Sistem kawalan Reka Bentuk Mekatronik 15 BAB 1
Sistem elektronik • Butang pada panel kawalan digunakan oleh pengguna untuk memberikan arahan seperti ON/OFF, START, PAUSE dan lain-lain lagi. • Antara komponen elektronik ialah kapasitor dan diod pada papan litar tercetak. Sistem mekanikal • Antara komponen mekanikal ialah takal, tali sawat, gear, dram dan galas bebola. Gabungan komponen ini menghasilkan putaran pada dram ketika mencuci pakaian. Dram Takal Tali sawat C Mesin basuh automatik Fungsi elemen mekatronik pada mesin basuh automatik diterangkan secara terperinci dalam Rajah 1.6. Diod Kapasitor Papan litar tercetak BAB 1 Aplikasi Teknologi 16 Panel kawalan Komponen mekanikal BAB 1
Praktis Formatif 1. Bahagikan murid kepada beberapa kumpulan besar. 2. Setiap kumpulan dikehendaki menerangkan fungsi elemen mekatronik pada produk mekatronik yang ditunjukkan oleh guru melalui tayangan video. 3. Seterusnya, guru memecahkan kumpulan besar kepada beberapa kumpulan kecil. 4. Ahli kumpulan kecil berbincang dan melengkapkan tugasan berdasarkan maklumat sedia ada dan melalui carian di Internet. 5. Wakil kumpulan kecil membentangkan maklumat yang diperoleh kepada kumpulan besar. 6. Guru membuat penilaian hasil tugasan setiap kumpulan kecil. Kreativiti dan Inovasi EMK 1. Nyatakan fungsi elemen mekatronik pada produk kipas siling automatik. 2. Apakah kebaikan mengetahui fungsi elemen pada produk mekatronik? PAK-21 Think-PairShare Aktiviti Menerangkan fungsi elemen mekatronik Rajah 1.6 Fungsi elemen mekatronik pada mesin basuh automatik Sistem kawalan dan pengaturcaraan • Mikropengawal diatur cara untuk menghasilkan tindakan kawalan terhadap sistem elektrik, sistem elektronik dan sistem mekanikal dalam mesin basuh automatik. • Fungsi kawalan bergantung kepada pengaturcaraan yang direka dan tindakan kawalan yang dimasukkan pada panel kawalan mesin basuh automatik. Sistem elektrik • Membekalkan tenaga elektrik kepada sistem kawalan motor dan motor AU. • Antara komponen elektrik ialah pengubah dan motor AU. Motor AU Pengubah Papan mikropengawal Reka Bentuk Mekatronik 17 BAB 1
1.1.4 Menghasilkan Gambar Rajah Blok (Block Diagram) Produk Mekatronik Sedia Ada Fungsi elemen pada produk mekatronik juga dapat diterangkan melalui gambar rajah blok (block diagram). Gambar rajah blok ditakrifkan sebagai suatu lukisan yang mewakili litar atau elemen yang dilukis dalam bentuk blok. Tanda anak panah digunakan untuk menunjukkan urutan blok dan dilabelkan mengikut fungsi, nama elemen atau litar yang terlibat. Rajah 1.7 menunjukkan contoh gambar rajah blok bagi produk mekatronik. Rajah 1.7 Contoh gambar rajah blok bagi produk mekatronik Bahagian input ialah bahagian yang berfungsi menerima dan menghantar isyarat daripada peranti masukan kepada bahagian pengawal untuk diproses. Isyarat tersebut akan diproses mengikut pengaturcaraan yang telah ditetapkan. Seterusnya, bahagian output akan menjalankan tindakan selanjutnya melalui peranti keluaran setelah menerima isyarat daripada bahagian pengawal. Walau bagaimanapun, setiap produk mekatronik mempunyai gambar rajah blok yang berbeza mengikut fungsi dan komponen yang terdapat pada produk berkenaan. PENGATURCARAAN PERANTI KELUARAN Input Proses Output PERANTI MASUKAN PENGAWAL BAB 1 Aplikasi Teknologi 18 BAB 1
A Kereta kawalan jauh • Panel kawalan pada telefon pintar bertindak sebagai pemancar isyarat (transmitter) menghantar isyarat input kepada mikropengawal (receiver) pada kereta kawalan jauh melalui sambungan Bluetooth. • Pemacu motor dan motor AT akan menggerakkan roda seperti yang diarahkan oleh mikropengawal. Rajah 1.8 Gambar rajah blok kereta kawalan jauh Panel kawalan tanpa wayar Mikropengawal Input Proses Output Roda berputar Pemacu motor Motor AT Gambar foto 1.8 Kereta kawalan jauh Hadapan Kiri Kanan Berhenti Undur Reka Bentuk Mekatronik 19 BAB 1
B Pintu gelangsar automatik • Penderia gerakan pada pintu gelangsar automatik akan mengesan sebarang pergerakan di hadapannya. • Isyarat input akan dihantar kepada sistem kawalan yang terdiri daripada mikropengawal. • Isyarat kawalan diterima daripada mikropengawal akan menggerakkan motor AT yang digabungkan bersama mekanisme takal dan tali sawat untuk mengerakkan pintu. • Pintu akan sentiasa dalam keadaan tertutup jika tiada sebarang pergerakan dikesan oleh penderia gerakan. Pergerakan objek atau benda hidup (manusia) Pergerakan membuka dan menutup pintu Rajah 1.9 Gambar rajah blok pintu gelangsar automatik Penderia gerakan Mikropengawal Motor AT Takal dan tali sawat Pemacu motor Input Proses Output Gambar foto 1.9 Pintu gelangsar automatik BAB 1 Aplikasi Teknologi 20 BAB 1
Praktis Formatif C Mesin basuh automatik • Isyarat input daripada mod pilihan pada panel kawalan akan dihantar kepada sistem kawalan yang terdiri daripada mikropengawal. • Penderia juga akan memberikan isyarat input apabila air di dalam dram telah penuh. • Isyarat kawalan yang diterima akan menggerakkan motor AU yang digabungkan bersama mekanisme takal dan tali sawat setelah menerima isyarat input. Rajah 1.10 Gambar rajah blok mesin basuh automatik Gambar foto 1.10 Mesin basuh automatik Mikropengawal Mod pilihan Penderia Input Proses Output Dram berpusing Motor AU Takal dan tali sawat Pemacu motor Palang automatik merupakan contoh produk mekatronik yang sering kita temui dalam kehidupan harian. 1. Kenal pasti dan namakan elemen mekatronik yang terdapat pada sistem kawalan palang automatik. 2. Lukis gambar rajah blok bagi sistem kawalan palang automatik. 1. Nyatakan takrifan bagi gambar rajah blok. 2. Lukis gambar rajah blok yang menerangkan sistem mekatronik pada kipas siling automatik. Aktiviti Mengenal pasti elemen mekatronik dan melukis gambar rajah blok Reka Bentuk Mekatronik 21 BAB 1
1.1.5 Menghasilkan Lakaran Bahagian Reka Bentuk Produk yang akan Diubah Suai Berdasarkan Gambar Rajah Blok yang Terlibat Kereta kawalan jauh merupakan produk mekatronik mudah yang sering ditemui di pasaran. Fungsi utamanya adalah lebih tertumpu kepada pergerakan kereta melalui kawalan jauh. 1. Apakah kepentingan melakukan pengubahsuaian pada sesuatu produk? 2. Apakah definisi bagi proses sumbang saran dalam konteks penjanaan idea reka bentuk produk? Cabar Minda Berdasarkan situasi pada Rajah 1.11, kaedah penyelesaian inventif boleh digunakan bagi menyelesaikan masalah yang dihadapi. Penjanaan idea boleh diperoleh menerusi proses sumbang saran, perbincangan atau kritikan. Rina Tidak mempunyai kawalan kelajuan. Kereta mudah rosak apabila berlanggar dengan dinding. Rajah 1.11 Perbincangan untuk mengenal pasti pengubahsuaian terhadap produk Kereta kawalan jauh merupakan salah satu produk mekatronik. Pada pendapat kamu, apakah masalah yang kamu hadapi ketika mengendalikan kereta kawalan jauh? Tidak mempunyai lampu. BAB 1 Aplikasi Teknologi 22 BAB 1
Analisis fungsi dilakukan bagi mengenal pasti masalah yang terdapat pada kereta kawalan jauh. Model fungsi pada Rajah 1.12 menunjukkan gambaran keseluruhan hubung kait antara komponen dan fungsi bagi kereta kawalan jauh. Rajah 1.12 Model fungsi bagi kereta kawalan jauh Berdasarkan model fungsi, masalah dikenal pasti berpunca daripada kereta kawalan jauh yang tidak mempunyai fungsi tambahan untuk mengelakkan kereta tersebut berlanggar dengan halangan. Kereta kawalan jauh juga tidak mempunyai lampu untuk pencahayaan ketika berada di kawasan yang gelap. Analisis berantai punca-kesan telah dijalankan untuk mengenal pasti punca dan kesan bagi masalah. Rajah 1.13 Analisis berantai punca-kesan Lantai Pemegang roda Panel kawalan tanpa wayar Papan litar elektronik mikropengawal Badan kereta Gear Motor AT Spring kereta Bingkai kereta Roda memegang memegang memegang memegang memegang memegang mengawal mengawal mengawal memegang memegang memegang memegang memberikan isyarat memegang Batasan (limitation) pada kereta kawalan jauh ialah pencahayaan di kawasan gelap dan gerak balas yang perlahan untuk memberhentikan kereta kawalan jauh bagi mengelakkan perlanggaran dengan halangan. Mengapa? Mengapa? Mengapa? Mengapa? Mengapa? Kereta kawalan jauh rosak apabila berlanggar dengan halangan Kereta kawalan jauh mudah rosak kerana kekuatan badan kereta yang rendah Gerak balas pengendali adalah perlahan untuk memberhentikan kereta kawalan jauh yang bergerak laju sebelum perlanggaran Tiada gerak balas secukupnya untuk memberhentikan kereta kawalan jauh yang bergerak laju untuk mengelakkan perlanggaran Kereta kawalan jauh sukar dikawal apabila berada di kawasan yang gelap Penglihatan pengendali terhad dan kurang jelas apabila kereta kawalan jauh berada di kawasan yang gelap Kurang pencahayaan pada laluan kereta kawalan jauh untuk pengendali mencegah daripada berlanggar dengan halangan Reka Bentuk Mekatronik 23 BAB 1
Penderia inframerah Input Proses Output Roda berputar Rajah 1.14 Gambar rajah blok bahagian kereta kawalan jauh yang akan diubah suai Kaedah penyelesaian masalah inventif secara pemisahan masa digunakan kerana masalah pencahayaan hanya berlaku pada waktu tertentu (ketika berada di kawasan gelap) dan masalah gerak balas untuk memberhentikan kereta kawalan jauh bagi mengelakkan perlanggaran berlaku pada waktu tertentu (ketika ada halangan yang menghalang laluan kereta kawalan jauh). Salah satu konsep prinsip inventif yang dipilih untuk menyelesaikan masalah ini ialah tindakan awal (prelimenary action). Konsep ini membolehkan sistem kereta kawalan jauh mengesan tahap pencahayaan (menggunakan perintang peka cahaya sebagai input) untuk menghidupkan lampu dengan kawalan dari mikropengawal. Konsep yang sama juga boleh digunakan untuk mengesan jarak selamat (menggunakan penderia inframerah sebagai input) antara kereta kawalan jauh dengan halangan untuk memberhentikan kereta dengan kawalan dari mikropengawal. Jadual 1.2 Cadangan penyelesaian masalah inventif melalui kaedah pemisahan masa Cadangan prinsip inventif Penerangan konsep Cadangan pengubahsuaian kereta kawalan jauh Tindakan awal (prelimenary action) Melakukan tindakan awal untuk mengawal risiko. Menambah fungsi tindakan awal untuk mengesan tahap pencahayaan dan memberikan isyarat kepada mikropengawal untuk menghidupkan lampu LED. Komponen yang sesuai ialah perintang peka cahaya. Menambah fungsi tindakan awal untuk mengesan jarak selamat antara kereta dengan halangan dan memberikan isyarat kepada mikropengawal untuk memberhentikan kereta bagi mengelakkan perlanggaran. Komponen yang sesuai ialah penderia inframerah. Sistem pembaz digunakan sebagai tambahan untuk memberitahu pengendali kereta kawalan jauh tentang kehadiran halangan pada laluan kereta kawalan jauh. Setelah analisis fungsi dan cadangan penyelesaian masalah inventif dilakukan, gambar rajah blok bahagian reka bentuk produk yang akan diubah suai perlu dihasilkan bagi memfokuskan pada bahagian yang akan dilakukan pengubahsuaian sahaja. Panel kawalan tanpa wayar Perintang peka cahaya (LDR) Lampu LED Pembaz Pemacu motor Motor AT Mikropengawal BAB 1 Aplikasi Teknologi 24 BAB 1
Rajah 1.15 Beberapa lakaran perkembangan idea bagi kereta kawalan jauh yang akan diubah suai Seterusnya, lakaran perkembangan idea pada bahagian reka bentuk produk yang akan diubah suai berdasarkan gambar rajah blok akan dibuat. Lakaran perkembangan idea yang dihasilkan perlu mengambil kira elemen dan prinsip reka bentuk produk. Rajah 1.15 menunjukkan beberapa lakaran perkembangan idea bagi pengubahsuaian yang akan dilakukan ke atas kereta kawalan jauh. Cadangan pengubahsuaian ialah menambah penderia inframerah pada bahagian HADAPAN dan pembaz pada bahagian ATAS bumbung kereta kawalan jauh. Cadangan pengubahsuaian ialah menambah penderia inframerah, LDR dan lampu LED pada bahagian HADAPAN kereta kawalan jauh. Manakala, pembaz pada bahagian ATAS bumbung kereta kawalan jauh. Lakaran idea 1 Lakaran idea 2 Cadangan pengubahsuaian ialah menambah penderia inframerah pada bahagian HADAPAN kereta kawalan jauh. Lakaran idea 3 Pembaz Pembaz LDR Lampu LED Penderia inframerah Penderia inframerah Penderia inframerah Halangan Hadapan Berhenti Kiri Kanan Undur Halangan Hadapan Berhenti Kiri Kanan Undur Halangan Hadapan Berhenti Kiri Kanan Undur Reka Bentuk Mekatronik 25 BAB 1
Rajah 1.16 Lakaran 3D bermaklumat bagi kereta kawalan jauh Elemen - Garisan - Rupa - Bentuk - Warna Bahan • Pembaz • LDR • Lampu LED • Penderia inframerah Prinsip - Keseimbangan - Harmoni - Kesatuan Kriteria pemilihan lakaran bagi reka bentuk produk: 1. Menarik perhatian pengguna 2. Warna seimbang dan sesuai 3. Bentuk mudah dihasilkan 4. Mempunyai nilai estetika 5. Maklumat lakaran lengkap Info Bestari Perbincangan dan penentuan idea terbaik boleh dilakukan bagi memilih idea reka bentuk yang terbaik. Berdasarkan pada ketiga-tiga lakaran perkembangan idea, lakaran idea 3 dipilih kerana memenuhi kriteria pemilihan lakaran dan mampu dibangunkan oleh pereka bentuk. Lakaran perkembangan idea yang dipilih ini dipersembahkan dalam bentuk lakaran 3D bermaklumat. Pembaz Penderia inframerah Lampu LED LDR Halangan Hadapan Berhenti Kiri Kanan Undur BAB 1 Aplikasi Teknologi 26 BAB 1
1.1.6 Membuat Penambahbaikan kepada Produk Berdasarkan Lakaran yang telah Dibuat Lakaran perkembangan idea yang telah dihasilkan dan dipilih perlu dianalisis keberkesanannya. Merujuk pada lakaran perkembangan idea yang dipilih, justifikasi terhadap idea, bahan dan teknologi yang dipilih perlu dilakukan bagi menentukan sama ada menghasilkan produk berfungsi sebahagian atau produk berfungsi sepenuhnya. Penambahbaikan dan pengubahsuaian yang dicadangkan pada lakaran perkembangan idea akan dibangunkan melalui proses pembangunan produk. Pelbagai bahan dan alatan yang sesuai perlu digunakan bagi memastikan kualiti dan reka bentuk yang ditambah baik berada pada tahap yang terbaik. Jadual 1.3 Cadangan penambahbaikan pada kereta kawalan jauh Bahagian kereta kawalan jauh Cadangan penambahbaikan Justifikasi Tindakan Hadapan kereta LDR • LDR mengesan tahap pencahayaan yang ditetapkan dan menghantar isyarat input kepada mikropengawal. • Mikropengawal memberikan arahan kepada lampu LED supaya menyala apabila tahap pencahayaan berada di luar julat yang ditetapkan. • Memasang komponen baharu, iaitu LDR dan lampu LED. • Membangunkan pengaturcaraan supaya LDR dapat mengesan tahap pencahayaan dan mikropengawal menghidupkan lampu LED. Lampu LED Penderia inframerah • Penderia inframerah mengesan halangan pada jarak yang ditetapkan dan menghantar isyarat input kepada mikropengawal. • Mikropengawal memberikan arahan kepada pembaz supaya berbunyi apabila jarak di antara kereta dengan halangan berada dalam julat yang ditetapkan. • Memasang komponen baharu, iaitu penderia inframerah dan pembaz. • Membangunkan pengaturcaraan supaya penderia inframerah dapat mengesan halangan dan mikropengawal memberhentikan motor AT serta menghidupkan pembaz secara serentak. Atas bumbung kereta Pembaz Reka Bentuk Mekatronik PB 27 BAB 1
Langkah-langkah proses penambahbaikan pada kereta kawalan jauh berdasarkan lakaran perkembangan idea yang telah dihasilkan diterangkan seperti yang berikut. 3 2 1 Memilih bahan Bahan yang digunakan pada reka bentuk produk ialah penderia inframerah, pembaz, LDR, lampu LED dan wayar. Membuat lakaran Lakaran reka bentuk yang dihasilkan mesti mengambil kira elemen dan prinsip reka bentuk supaya sentiasa memenuhi keperluan dan kehendak pengguna. Membuat pengaturcaraan Membangunkan pengaturcaraan dan memuat naik kepada papan litar elektronik mikropengawal bagi menjalankan fungsi yang dikehendaki. Penderia inframerah Pembaz Lampu LED Wayar Litar kawalan LDR Akses Pantas Pengaturcaraan Kereta Kawalan Jauh goo.gl/TAwgrg BAB 1 Aplikasi Teknologi 28 29 BAB 1
5 Membuat kemasan Kemasan berfungsi untuk menambah daya tarikan terhadap reka bentuk produk yang dihasilkan, melindungi komponen elektrik daripada terdedah kepada sentuhan dan mengurangkan risiko kecederaan kepada pengguna produk. 6 Produk akhir Produk akhir, iaitu kereta kawalan jauh. 4 Membina dan memasang Membina dan memasang komponen penderia inframerah, pembaz, LDR dan lampu LED bagi melengkapkan reka bentuk yang dicadangkan. Faktor keselamatan perlu diutamakan semasa proses pemasangan. Praktis Formatif 1. Nyatakan langkah-langkah yang diperlukan bagi menghasilkan penambahbaikan pada reka bentuk produk? 2. Cadangkan satu lakaran penambahbaikan pada kipas siling automatik bagi menambah baik fungsi produk. Tiada halangan Berhenti Hadapan Kiri Kanan Undur Reka Bentuk Mekatronik 28 29 BAB 1
1.1.7 Membuat Penilaian Kefungsian Produk yang Telah Diubah Suai Penilaian kefungsian merupakan perkara yang penting ketika membuat pertimbangan terhadap hasil penambahbaikan yang telah dilakukan terhadap produk. Ujian parameter digunakan bagi menilai kefungsian produk mengikut objektif yang telah ditetapkan. Ujian ini dijalankan dalam situasi sebenar untuk menilai keberkesanan penambahbaikan pada reka bentuk kereta kawalan jauh terhadap kefungsiannya. Kita perlu jujur dan tepat dalam merekod keputusan ketika menjalankan ujian kefungsian produk. Nilai Murni Gambar foto 1.11 menunjukkan contoh pengujian yang dilakukan terhadap kereta kawalan jauh yang telah ditambah baik kefungsiannya tanpa mengubah fungsi asal kereta tersebut. Ujian parameter dilakukan bagi menilai kemampuan kereta kawalan jauh untuk berhenti dan mengeluarkan bunyi secara automatik apabila terdapat halangan di hadapan kereta kawalan jauh. Selain itu, ujian ini juga dilakukan untuk menguji kemampuan lampu LED menyala apabila kereta kawalan jauh melalui kawasan yang gelap. Keputusan pengujian telah direkodkan dalam bentuk laporan. Gambar foto 1.11 Contoh pengujian untuk menilai kefungsian kereta kawalan jauh Halangan Berhenti Hadapan Kanan Kiri Undur Terdapat pelbagai jenis papan litar elektronik mikropengawal di pasaran yang boleh digunakan untuk membuat penambahbaikan pada produk mekatronik sedia ada. Info Bestari BAB 1 Aplikasi Teknologi 30 PB BAB 1
Jadual 1.4 Keputusan pengujian terhadap kefungsian kereta kawalan jauh Jenis ujian Penambahbaikan Ujian parameter Keputusan Ujian kefungsian LDR dan lampu LED • Kereta kawalan jauh digerakkan ke kawasan yang gelap bagi menguji kefungsian lampu LED. 3 Lampu LED berfungsi apabila kereta kawalan jauh melalui kawasan yang gelap. Penderia inframerah dan pembaz • Kereta kawalan jauh digerakkan ke kawasan yang mempunyai halangan bagi menguji kefungsian penderia inframerah. • Pengujian juga dilakukan untuk menguji kefungsian pembaz apabila penderia inframerah mengesan halangan di hadapan kereta kawalan jauh. • Ujian dilaksanakan sebanyak 3 kali. 3 Kereta kawalan jauh akan berhenti secara automatik dan mengeluarkan isyarat bunyi apabila terdapat halangan di hadapan kereta kawalan jauh. Penilaian kefungsian reka bentuk kereta kawalan jauh yang telah diubah suai juga mengambil kira aspek pembangunan reka bentuk yang lain seperti keupayaan produk, nilai estetika dan keselamatan reka bentuk. Maklumat yang diperoleh daripada penilaian kefungsian akan digunakan untuk melakukan penambahbaikan supaya kereta kawalan jauh yang dihasilkan memenuhi objektif yang telah ditetapkan. Jadual 1.5 menunjukkan senarai semak pengujian bagi menilai hasil pengujian yang telah dilakukan terhadap reka bentuk kereta kawalan jauh. Akses Pantas SIRIM QAS International Sdn Bhd Testing Service Department goo.gl/d7QwCx Jadual 1.5 Senarai semak pengujian bagi kereta kawalan jauh yang telah diubah suai No. Perkara Skor Catatan Ya Tidak 1. Adakah reka bentuk produk dapat menyelesaikan masalah yang dihadapi? 3 2. Adakah reka bentuk produk mempunyai kualiti yang baik? 3 3. Adakah reka bentuk produk selamat digunakan? 3 4. Adakah reka bentuk produk mempunyai bahagian yang tajam? 3 5. Adakah bahagian elektronik pada produk boleh membahayakan pengguna? 3 6. Adakah reka bentuk produk boleh dihasilkan dengan kos yang efektif? 3 Reka Bentuk Mekatronik PB 31 BAB 1
Praktis Formatif 1. Nyatakan tujuan penilaian kefungsian terhadap reka bentuk produk yang dilakukan. 2. Senaraikan jenis ujian penilaian kefungsian yang sering digunakan dalam industri bagi menentukan kualiti reka bentuk produk yang telah dihasilkan. 1. Bahagikan murid kepada beberapa kumpulan. 2. Setiap kumpulan memilih produk mekatronik mudah. 3. Setelah memilih jenis produk mekatronik, setiap kumpulan dikehendaki: (a) Meleraikan dan mengasingkan komponen produk mekatronik (b) Menuliskan fungsi setiap komponen mekatronik (c) Melukis gambar rajah blok bagi produk mekatronik (d) Mencadangkan penambahbaikan dan melukis lakaran cadangan penambahbaikan yang akan dibuat (e) Menilai kefungsian penambahbaikan yang akan dilakukan pada produk 4. Setiap kumpulan diberikan tempoh selama dua minggu untuk menyiapkan lakaran reka bentuk produk mekatronik yang telah ditambah baik. 5. Bentangkan lakaran reka bentuk produk mekatronik kumpulan anda di hadapan kelas dan serahkan lakaran tersebut kepada guru. Aktiviti Membina dan membentangkan lakaran reka bentuk produk mekatronik yang telah ditambah baik Akses Pantas Anugerah Inovasi dan Pengkomersialan Produk goo.gl/dj4YAu Berdasarkan pada keputusan pengujian yang diperoleh, didapati kereta kawalan jauh mampu menjalankan fungsi yang dikehendaki, iaitu berhenti dan mengeluarkan bunyi secara automatik apabila terdapat halangan di hadapan kereta kawalan jauh. Selain itu, lampu LED pada kereta kawalan jauh juga berfungsi, iaitu menyala apabila melalui kawasan yang gelap. Walau bagaimanapun, beberapa cadangan penambahbaikan boleh dilakukan pada kereta kawalan jauh bagi meningkatkan lagi kualiti dan keupayaannya. Antara cadangan penambahbaikan yang boleh dicadangkan, iaitu: • Meningkatkan kemampuan kawalan supaya kereta kawalan jauh dapat dikawal dengan menggunakan pergerakan isyarat tangan. • Kelajuan kereta kawalan jauh boleh dikawal. • Meletakkan komponen, contohnya span di bahagian hadapan kereta kawalan jauh yang berfungsi sebagai penyerap hentakan. BAB 1 Aplikasi Teknologi 32 PB BAB 1
Aplikasi Teknologi Reka bentuk produk atau sistem yang menggabungkan disiplin ilmu elektrik, mekanikal, elektronik, kawalan dan pengaturcaraan untuk mencapai tujuan yang dikehendaki Sistem elektrik Sistem elektronik Sistem mekanikal Sistem kawalan dan pengaturcaraan Kereta kawalan jauh Pintu gelangsar automatik Mesin basuh automatik Model fungsi Analisis berantai punca-kesan Percanggahan fizikal dan prinsip inventif Lakaran perkembangan idea Cadangan penambahbaikan Lakaran 3D bermaklumat Proses penambahbaikan Menyatakan maksud reka bentuk mekatronik Mengenal pasti elemen mekatronik Menerangkan fungsi elemen mekatronik pada produk sedia ada Menghasilkan gambar rajah blok (block diagram) produk mekatronik sedia ada Menghasilkan lakaran bahagian reka bentuk produk yang akan diubah suai berdasarkan gambar rajah blok yang terlibat Membuat penambahbaikan kepada produk berdasarkan lakaran yang telah dibuat Membuat penilaian kefungsian produk yang telah diubah suai KUIZ Interaktif goo.gl/tDzgj1 R U M U S A N Pengujian-Ujian parameter Reka Bentuk Mekatronik Reka Bentuk Mekatronik PB 33 BAB 1
Bahagian A Jawab semua soalan. 1. Reka bentuk mekatronik bermaksud reka bentuk produk atau sistem yang menggabungkan disiplin ilmu , , , dan untuk mencapai tujuan yang dikehendaki. 2. juga merupakan kaedah yang digunakan untuk menerangkan fungsi elemen di dalam reka bentuk mekatronik. 3. Antara kriteria pemilihan lakaran idea penambahbaikan reka bentuk mekatronik ialah dapat , , , dan . 4. Penilaian kefungsian reka bentuk dapat dilakukan melalui kaedah pengujian jenis . 5. Padankan komponen mekatronik yang berikut dengan pernyataan yang betul. Komponen Sistem elektrik Sistem mekanikal Sistem elektronik Sistem kawalan dan pengaturcaraan Pernyataan Satu kaedah kawalan sistem yang digunakan untuk mengurus, mengarah atau mengawal atur tindakan bagi memastikan reka bentuk mekatronik berfungsi secara automatik dengan sempurna. Gabungan beberapa komponen mekanikal yang berfungsi sebagai penghantar. Susunan dan sambungan fizikal komponen elektronik dalam suatu litar bagi menjalankan operasi sesuatu sistem. Sistem yang menggunakan arus elektrik, sama ada arus terus (AT) atau arus ulang-alik (AU) sebagai sumber bekalan kuasa. goo.gl/teJh2D Semak JAWAPAN BAB 1 Aplikasi Teknologi 34 PB Latihan Pengukuhan
Bahagian B Jawab semua soalan. 1. Rajah 1 menunjukkan palang automatik yang merupakan suatu produk mekatronik. Lakarkan gambar rajah blok bagi menerangkan fungsi elemen mekatronik bagi palang automatik. Rajah 1 2. Rajah 2 menunjukkan suatu produk mekatronik. Rajah 2 (a) Nyatakan komponen dan bahagian mekatronik yang terdapat pada produk mekatronik yang ditunjukkan. (b) Terangkan fungsi elemen mekatronik pada rajah di atas. (c) Hasilkan gambar rajah blok bagi produk mekatronik yang ditunjukkan di atas. (d) Cadangkan penambahbaikan pada produk mekatronik berdasarkan gambar rajah blok yang anda telah hasilkan di (c). Reka Bentuk Mekatronik PB 35
Pernahkah anda mempunyai idea untuk membangunkan suatu produk baharu atau menginovasi produk yang sedia ada di sekeliling anda? Mengapakah manusia membangunkan suatu produk? Manusia membangunkan suatu produk bagi memenuhi keperluan dan kehendak mereka. Produk-produk yang telah dibangunkan atau dihasilkan dan mampu berfungsi dengan baik akan mendapat sambutan. Pembangunan produk melibatkan banyak langkah sebelum menjadi produk yang sempurna serta mampu memenuhi keperluan dan kehendak manusia. Oleh itu, pembangunan produk perlu dirancang dengan teliti dan sistematik. Pembangunan produk lazimnya bermula dengan cetusan idea dan berakhir dengan pendokumentasian. 2 Pembangunan Produk Alangkah baiknya jika saya dapat mereka cipta alat yang memudahkan kerja menggilap kasut. Bab 2 36 37
36 37 Standard Kandungan 2.1 Penghasilan produk
Penghasilan produk ialah aktiviti menghasilkan produk baharu atau mengubah suai produk sedia ada bagi memenuhi keperluan dan kehendak pelanggan pada masa kini dan akan datang dengan mengaplikasikan teknologi terkini. Proses penghasilan produk perlu dirancang dengan teliti dan sistematik dari peringkat permulaan sehingga ke peringkat penghasilan produk. Produk boleh dihasilkan sama ada dalam bentuk barangan atau perkhidmatan. Rajah 2.1 Langkah-langkah dalam proses penghasilan produk Kajian keperluan pelanggan Pendokumentasian Penyelesaian masalah inventif Pengujian/ penambahbaikan Penghasilan model Murid boleh: • Menyatakan produk yang hendak dihasilkan berdasarkan: (i) Kajian keperluan pelanggan (ii) Projek brief • Mengenal pasti asas teknologi yang sesuai dengan kehendak reka bentuk produk • Merancang konsep, elemen dan prinsip reka bentuk yang dipersetujui dalam bentuk lakaran • Menghasilkan lakaran produk yang hendak dibuat • Menyediakan jadual kerja • Membuat senarai bahan, peralatan dan bajet produk • Menghasilkan produk berfungsi atau berfungsi sebahagian • Membuat pengujian dan penilaian kefungsian serta kesesuaian produk • Membuat cadangan penambahbaikan produk berdasarkan laporan keputusan ujian • Menyediakan dokumentasi Standard Pembelajaran Lakaran idea Penjanaan idea Projek brief 1. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 2. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 3. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 4. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 5. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 6. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 7. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 1. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 2. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 3. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 4. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 5. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 6. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj 7. asasadadadadadadaddadad adkvxkvnksdjfdsjfkjsdfsfskkf aksajshsdjhasj adsdajsfjsdkjhsdkagklsdjgdkfgjhaskdljfk czsdv kjhsajfdjsadfdsafsjfjkhdskjfhsdkjfhsdahmzc as iuyqwfgasdfbjsdbvdfvdsbvsajiavijhdsaifhasd jhsafkhgasbdcbsvbsnbvehfewjbfhswvaea vas bxjvjsdbsd ksjdkjbvsdjvbsdjbvjsdbkksjdvksdlvjhjhkvasd ksdkvksdjvkjsdnvkjsdnvksdnvkndskvnjsv kasdvnsdkvnsdkvlsdvlmdslmvlmmmlmws xnz. vnx.m,c n,mxc nnnmx.vnsdkljvksdnvm n x,zm ksc mkxcm .mcxnkv ndshfvdsiohvkmnk kjxcbvljdsnvkndskvnodsjvodslkvnxckpiajokdjv jhsdfihasknvksdnv mnsca mnsknaodjavklsdlkj kosakdvknsdklvk sn mnsaokdsanodjoiaufwoejlkfjsaklkweifwh knsvhdsohvoiaweifowklejflkwejfopuwefwjfojpo mvkajwhifhqwiehfwqhofhweohfkfkhkhf;oiopo KMBADJjhbcssjdhfuwyeufhjiwqhfeijhjihwf kjvjsadbjvbjs .asjkdnvksdnkjhvjsdahohohkeJLKJLKAJ; KBNKJAJhhwhfjisiuwiuhfihwihfijhwjijvwbbkw iuhsiajnjvnjsueygreghehgjekgekwhig kxbnkjsbnkjhogiureihkjdnb mkdnbiruhbj mcxnbj dfshbiuhfdshbiipkmnb;smodfueiinkbni kcxmn kjnc klcnv klndkjoiugoiueoiug 38 PB Kata Kunci • kajian keperluan pelanggan • projek brief • lakaran 3D • unjuran ortografik • pendokumentasian 2.1 Penghasilan Produk Penghasilan Produk
2.1.1 Menyatakan Produk yang Hendak Dihasilkan Berdasarkan Kajian Keperluan Pelanggan dan Projek Brief Pereka bentuk perlu memahami produk yang hendak dihasilkan dengan jelas. Untuk mendapatkan maklumat lengkap tentang produk yang hendak dihasilkan, pereka bentuk perlu bermula dengan melakukan kajian keperluan pelanggan, seterusnya diikuti dengan menyediakan projek brief. A Kajian keperluan pelanggan Kajian keperluan pelanggan perlu dijalankan untuk memastikan idea reka bentuk produk yang akan dihasilkan memenuhi keperluan dan kehendak pelanggan. Kajian keperluan pelanggan yang baik dapat membantu pereka bentuk meyakinkan pelanggan untuk menggunakan produk yang akan dihasilkan. Terdapat beberapa kriteria dalam kajian keperluan pelanggan, iaitu: 1. Maklumat pelanggan 2. Latar belakang produk 3. Penambahbaikan Maklumat pelanggan Melalui kajian ini, pereka bentuk dapat mengenal pasti pelanggan yang berpotensi untuk membeli produk yang dihasilkan. Maklumat lengkap pelanggan seperti jantina, umur, pekerjaan dan latar belakang ekonomi membolehkan pereka bentuk menghasilkan produk yang tepat dengan kumpulan sasaran. Latar belakang produk Pelanggan lazimnya akan menitikberatkan beberapa faktor sebelum membeli suatu produk. Latar belakang seperti jenama, kegunaan, kebaikan, kelemahan dan pengeluar produk merupakan antara faktor yang boleh mempengaruhi keputusan pelanggan untuk membeli sesuatu produk. Penambahbaikan Melalui kajian keperluan pelanggan, pereka bentuk juga boleh melakukan penambahbaikan dengan mengenal pasti pandangan pelanggan dari aspek reka bentuk produk, perkhidmatan selepas jualan, pelanggan, pesaing, kelemahan produk sedia ada di pasaran dan harapan pelanggan setelah penambahbaikan dilakukan terhadap produk. Kajian keperluan pelanggan dilakukan dengan menggunakan borang kajian keperluan pelanggan. Rajah 2.2 menunjukkan contoh borang kajian keperluan pelanggan yang telah dilengkapkan sebelum menghasilkan produk yang dinamakan sebagai Penggilap Kasut Magik. Kandungan borang kajian keperluan pelanggan boleh diubah suai bergantung kepada maklumat yang dikehendaki pereka bentuk daripada pelanggan. Penghasilan Produk PB 39 BAB 2
BORANG KAJIAN KEPERLUAN PELANGGAN Bahagian A: Maklumat Pelanggan Nama : Hisham bin Salim Jantina: Lelaki Umur: 35 No. telefon: 012-3456789 Email: [email protected] Pekerjaan: Guru Pendapatan: RM5000 Alamat: SMK Rapat Indah, Perak Berkeluarga: YA / TIDAK Tanggungan: Tiada Tempat beli-belah: Kompleks beli-belah Kekerapan membeli-belah (sebulan): 4 kali Jumlah perbelanjaan bulanan: (tandakan 3) < RM100 RM300 – RM499 RM100 – RM299 > RM500 4 Bahagian B: Latar Belakang Produk yang Digunakan Sekarang Nama produk yang digunakan Berus kasut Ciri produk yang digunakan Berus kayu dengan bulu sintetik Mengapakah produk digunakan? Untuk menggilap kasut Kebaikan produk sedia ada Boleh menggilap kasut Kelemahan produk sedia ada 1. Mengambil masa yang lama untuk menggilap kasut dan boleh melenguhkan tangan 2. Pemegang berus kurang selesa dipegang dan boleh menyakitkan jari 3. Boleh digunakan untuk menggilap kasut sahaja Bahagian C: Penambahbaikan Apakah penambahbaikan yang perlu ada pada produk yang akan dihasilkan? 1. Boleh menggilap kasut dengan lebih cepat, mudah dan tidak melenguhkan tangan 2. Pemegang berus selesa dipegang supaya tidak menyakitkan jari 3. Boleh digunakan juga untuk membersihkan kasut Bahagian D: Lain-lain (Isikan sebagai maklumat tambahan pelanggan) Bilangan kasut yang anda miliki (pasang) 3 pasang Jenis bahan (material) bagi kasut yang dinyatakan Kulit Kekerapan menggilap kasut (tandakan 3) Harian Bulanan Mingguan 4 Langsung tidak BORANG KAJIAN KEPERLUAN PELANGGAN Bahagian A: Maklumat Pelanggan Nama : Hisham bin Salim Jantina: Lelaki Umur: 35 No. telefon: 012-3456789 Email: [email protected] Pekerjaan: Guru Pendapatan: RM5000 Alamat: SMK Rapat Indah, Perak Berkeluarga: YA / TIDAK Tanggungan: Tiada Tempat beli-belah: Kompleks beli-belah Kekerapan membeli-belah (sebulan): 4 kali Jumlah perbelanjaan bulanan: (tandakan 3) < RM100 RM300 – RM499 RM100 – RM299 > RM500 4 Bahagian B: Latar Belakang Produk yang Digunakan Sekarang Nama produk yang digunakan Berus kasut Ciri produk yang digunakan Berus kayu dengan bulu sintetik Mengapakah produk digunakan? Untuk menggilap kasut Kebaikan produk sedia ada Boleh menggilap kasut Kelemahan produk sedia ada 1. Mengambil masa yang lama untuk menggilap kasut dan boleh melenguhkan tangan 2. Pemegang berus kurang selesa dipegang dan boleh menyakitkan jari 3. Boleh digunakan untuk menggilap kasut sahaja Bahagian C: Penambahbaikan Apakah penambahbaikan yang perlu ada pada produk yang akan dihasilkan? 1. Boleh menggilap kasut dengan lebih cepat, mudah dan tidak melenguhkan tangan 2. Pemegang berus selesa dipegang supaya tidak menyakitkan jari 3. Boleh digunakan juga untuk membersihkan kasut Bahagian D: Lain-lain (Isikan sebagai maklumat tambahan pelanggan) Bilangan kasut yang anda miliki (pasang) 3 pasang Jenis bahan (material) bagi kasut yang dinyatakan Kulit Kekerapan menggilap kasut (tandakan 3) Harian Bulanan Mingguan 4 Langsung tidak Rajah 2.2 Contoh borang kajian keperluan pelanggan yang telah dilengkapkan BORANG KAJIAN KEPERLUAN PELANGGAN Bahagian A: Maklumat Pelanggan Nama : Hisham bin Salim Jantina: Lelaki Umur: 35 No. telefon: 012-3456789 Email: [email protected] Pekerjaan: Guru Pendapatan: RM5000 Alamat: SMK Rapat Indah, Perak Berkeluarga: YA / TIDAK Tanggungan: Tiada Tempat beli-belah: Kompleks beli-belah Kekerapan membeli-belah (sebulan): 4 kali Jumlah perbelanjaan bulanan: (tandakan 3) < RM100 RM300 – RM499 RM100 – RM299 > RM500 4 Bahagian B: Latar Belakang Produk yang Digunakan Sekarang Nama produk yang digunakan Berus kasut Ciri produk yang digunakan Berus kayu dengan bulu sintetik Mengapakah produk digunakan? Untuk menggilap kasut Kebaikan produk sedia ada Boleh menggilap kasut Kelemahan produk sedia ada 1. Mengambil masa yang lama untuk menggilap kasut dan boleh melenguhkan tangan 2. Pemegang berus kurang selesa dipegang dan boleh menyakitkan jari 3. Boleh digunakan untuk menggilap kasut sahaja Bahagian C: Penambahbaikan Apakah penambahbaikan yang perlu ada pada produk yang akan dihasilkan? 1. Boleh menggilap kasut dengan lebih cepat, mudah dan tidak melenguhkan tangan 2. Pemegang berus selesa dipegang supaya tidak menyakitkan jari 3. Boleh digunakan juga untuk membersihkan kasut Bahagian D: Lain-lain (Isikan sebagai maklumat tambahan pelanggan) Bilangan kasut yang anda miliki (pasang) 3 pasang Jenis bahan (material) bagi kasut yang dinyatakan Kulit Kekerapan menggilap kasut (tandakan 3) Harian Bulanan Mingguan 4 Langsung tidak BORANG KAJIAN KEPERLUAN PELANGGAN Bahagian A: Maklumat Pelanggan Nama : Hisham bin Salim Jantina: Lelaki Umur: 35 No. telefon: 012-3456789 Email: [email protected] Pekerjaan: Guru Pendapatan: RM5000 Alamat: SMK Rapat Indah, Perak Berkeluarga: YA / TIDAK Tanggungan: Tiada Tempat beli-belah: Kompleks beli-belah Kekerapan membeli-belah (sebulan): 4 kali Jumlah perbelanjaan bulanan: (tandakan 3) < RM100 RM300 – RM499 RM100 – RM299 > RM500 4 Bahagian B: Latar Belakang Produk yang Digunakan Sekarang Nama produk yang digunakan Berus kasut Ciri produk yang digunakan Berus kayu dengan bulu sintetik Mengapakah produk digunakan? Untuk menggilap kasut Kebaikan produk sedia ada Boleh menggilap kasut Kelemahan produk sedia ada 1. Mengambil masa yang lama untuk menggilap kasut dan boleh melenguhkan tangan 2. Pemegang berus kurang selesa dipegang dan boleh menyakitkan jari 3. Boleh digunakan untuk menggilap kasut sahaja Bahagian C: Penambahbaikan Apakah penambahbaikan yang perlu ada pada produk yang akan dihasilkan? 1. Boleh menggilap kasut dengan lebih cepat, mudah dan tidak melenguhkan tangan 2. Pemegang berus selesa dipegang supaya tidak menyakitkan jari 3. Boleh digunakan juga untuk membersihkan kasut Bahagian D: Lain-lain (Isikan sebagai maklumat tambahan pelanggan) Bilangan kasut yang anda miliki (pasang) 3 pasang Jenis bahan (material) bagi kasut yang dinyatakan Kulit Kekerapan menggilap kasut (tandakan 3) Harian Bulanan Mingguan 4 Langsung tidak BAB 2 Pembangunan Produk 40 PB BAB 2