RBT FORM 3

1.1.1 Menyatakan maksud mekatronik

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

Mekanikal Elektronik Elektrik Kawalan dan
pengaturcaran

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

MESIN F _ _ O K _ P _ L__F P A _ _ _ G AUTOMATIK

Click on the model to interact

Sejarah Perkembangan Revolusi Industri

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

• Mekanikal • Penemuan tenaga • Menggabungkan • Mekatronik bersama
• Ganti tenaga elektrik untuk mekanikal, elektrik Internet, benda, data
hasilkan produk dan elektronik raya dan
Manusia dalam kuantiti pengkomputeran
banyak. • Mekatronik awan.

Revolusi 4.0 Membantu Malaysia dalam...

• Mempertingkatkan hasil pendapatan negara dari segi
pengeluaran

• Menaik taraf modal insan

• Menaik pendapatan pekerja
• Meningkatkan produktiviti industri

Sembilan teras dalam Revolusi Industri 4.0 Persepaduan
Robot Sistem

Berautonomi

Keselamatan
Siber

Data Revolusi Internet
Raya Industri Benda

4.0

Realiti Simulasi
Terimbuh

(AR)

Pengkomputeran Pembuatan
Awan Bahan
Tambah

1.1.2 Mengenal Pasti Elemen Mekatronik

Mekatronik merupakan bidang ilmu yang
menggabungkan semua elemen asas
kejuruteraan, iaitu:

A. Sistem elektrik
B. Sistem mekanikal
C. Sistem elektronik
D. Sistem kawalan dan pengaturcaraan

Sistem Elektrik

sebagai Sumber Bekalan Arus Terus Berfungsi untuk
Kuasa (Arus (AT) membekalkan arus
Sistem Elektrik) elektrik bagi sebagai
Elektrik Arus membolehkan peranti
Ulang-alik
mekatronik
(AU) menjalankan fungsi

yang ditetapkan

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

Sistem Mekanikal

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

- Gear, Rantai *** Rantai sambung
dengan dua gear
*** Tali sawat
sambung dengan
dua takal

- Takal, Tali Sawat - Gear

Sistem Elektronik

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

Sistem Kawalan dan Pengaturcaraan

Sistem kawalan Pengaturcaraan

• Mengurus, mengarah atau mengawal • Mengawal operasi alat elektronik

atur tindakan. dengan menulis arahan dalam
• Memastikan reka bentuk mekatronik
Bahasa-Bahasa Pengaturcaraan.
berfungsi dengan sempurna • Contoh perisian: Java, Python, Visual

Basic, C++

1.1.3 Fungsi Elemen Mekatronik pada Produk Sedia Ada
A. Kereta kawalan jauh

Mekanikal • Fungsi gear untuk
kurangkan atau
• Bateri sebagai sumber tingkatkan halaju dan
tenaga elektrik. daya kilas

Elektrik Kereta Elektronik
kawalan
• Terdiri daripada • Menerima dan menukar
mikropengawal dan jauh isyarat input dari alat
sistem kawalan yang kawalan jauh kepada
diatur cara. Kawalan dan isyarat elektrik bagi
Pengaturcaraan memacu motor AT.
• Berfungsi untuk
mengawal halaju dan
arah putaran motor AT.

B. Pintu gelangsar automatik

• Terdiri daripada motor AT dan Mekanikal • Komponen mekanikal terdiri

pengubah (transformer). daripada takal dan tali sawat.
• Berfungsi untuk • Berfungsi untuk membuka dan

membekalkan tenaga elektrik menutup pintu.
• Gear pada motor membantu
pada keseluruhan sistem.
memudahkan pergerakan.

Elektrik Pintu Elektronik
gelangsar
automatik

• Terdiri daripada sistem Kawalan dan • Komponen elektronik
kawalan yang diatur cara. Pengaturcaraan disatukan di dalam litar
pemacu motor.
• Memproses isyarat input dari
penderia gerakan dan • Penderia gerakan mengesan
menghantar isyarat output sebarang pergerakan dan
kepada pemacu motor AT memberikan isyarat kepada
untuk membuka dan menutup sistem kawalan.
pintu.

C. Mesin basuh automatik

• Membekalkan tenaga elektrik Mekanikal • Komponen mekanikal ialah takal,
tali sawat, gear, dram dan galas
kepada system kawalan motor bebola.

dan motor AU. • Gabungan komponen ini
• Antara komponen elektrik ialah menghasilkan putaran pada
dram ketika mencuci pakaian.
pengubah dan motor AU.

Elektrik

• Mikropengawal diatur cara untuk Mesin Elektronik
menghasilkan tindakan kawalan basuh
terhadap sistem elektrik, system automatik • Butang pada panel kawalan
elektronik dan sistem mekanikal digunakan oleh pengguna untuk
dalam mesin basuh automatik. Kawalan dan memberikan arahan seperti
Pengaturcaraan ON/OFF, START, PAUSE dan lain lagi.
• Fungsi kawalan bergantung kepada
pengaturcaraan yang direka dan • Antara komponen elektronik ialah
tindakan kawalan yang dimasukkan kapasitor dan diod pada papan litar
pada panel kawalan mesin basuh tercetak.
automatik

1.1.4 Gambar Rajah Blok (Block Diagram) Produk Mekatronik Sedia Ada

• 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

• 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

• Output akan menjalankan tindakan selanjutnya melalui peranti keluaran setelah
menerima isyarat daripada bahagian pengawal

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.

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.

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.

1.1.5 Lakaran Bahagian Reka Bentuk Produk yang akan Diubah Suai Berdasarkan
Gambar Rajah Blok yang Terlibat

• Analisis fungsi dilakukan bagi mengenal pasti masalah yang terdapat pada
kereta kawalan jauh.

• Model fungsi pada Rajah dibawah menunjukkan gambaran keseluruhan hubung
kait antara komponen dan fungsi bagi kereta kawalan jauh.

• 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

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

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

Gambar rajah blok bahagian reka bentuk produk yang akan diubah suai perlu
dihasilkan bagi memfokuskan pada bahagian yang akan dilakukan pengubahsuaian
sahaja.

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



• 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.

1.1.6 Penambahbaikan kepada Produk Berdasarkan Lakaran yang telah Dibuat

Bahagian Cadangan Justifikasi Tindakan
kereta penambahbaikan

Hadapan Mengesan tahap • Memasang komponen
kereta
pencahayaan. Dalam keadaan baharu, iaitu LDR dan lampu
Atas Perintang Peka gelap, perintang akan
bumbung Cahaya (LDR) LED.
kereta menjadi rendah dan isyarat
Lampu LED input akan dihantar kepada • Membangunkan
mikropengawal pengaturcaraan supaya
Mikropengawal memberikan LDR dapat mengesan

arahan (isyarat output) tahap pencahayaan dan

kepada lampu LED untuk mikropengawal

menyala. menghidupkan lampu LED.

Penderia Kalau ada halangan pada • Memasang komponen
jarak yang ditetapkan, baharu, iaitu penderia

Inframerah isyarat input akan dihantar inframerah dan pembaz.

kepada mikropengawal. • Membangunkan

pengaturcaraan supaya

Pembaz Mikropengawal memberikan penderia inframerah
arahan (isyarat output)
kepada Pembaz untuk dapat mengesan halangan
berbunyi. dan mikropengawal

memberhentikan motor AT

serta menghidupkan pembaz

secara serentak.

Langkah-langkah proses penambahbaikan pada kereta kawalan jauh berdasarkan
lakaran perkembangan idea yang telah dihasilkan diterangkan seperti yang berikut.

1 Membuat lakaran Membuat
Lakaran reka bentuk yang
dihasilkan mesti 3 pengaturcaraan
mengambil kira elemen Membangunkan
dan prinsip reka bentuk pengaturcaraan
supaya sentiasa dan memuat
memenuhi keperluan dan naik kepada
kehendak pengguna. papan litar
elektronik
mikropengawal bagi
menjalankan fungsi
yang dikehendaki.

2 Memilih bahan 4 Membina dan
Bahan yang memasang
digunakan pada Membina dan memasang
reka bentuk komponen penderia
produk ialah inframerah, pembaz, LDR
penderia dan lampu LED bagi
inframerah, melengkapkan reka
pembaz, LDR, bentuk yang
lampu LED dan dicadangkan. Faktor
wayar. keselamatan perlu
diutamakan semasa
proses pemasangan.

Membuat kemasan Produk akhir
Produk akhir,
5 6Kemasan berfungsi untuk menambah iaitu kereta
kawalan jauh.
daya tarikan terhadap reka bentuk
produk yang dihasilkan, melindungi
komponen elektrik daripada terdedah
kepada sentuhan dan mengurangkan
risiko kecederaan kepada pengguna
produk.

1.1.7 Membuat Penilaian Kefungsian Produk yang Telah Diubah Suai

Ujian ini dijalankan dalam
situasi sebenar untuk
menilai keberkesanan
penambahbaikan pada reka
bentuk kereta kawalan jauh
terhadap kefungsiannya.

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 dibawah menunjukkan senarai semak pengujian bagi menilai hasil
pengujian yang telah dilakukan terhadap reka bentuk kereta kawalan jauh.

Berdasarkan keputusan pengujian, kereta kawalan jauh ini mampu menjalankan fungsi
yang dikehendaki.

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.