BAB 1.0- REKA BENTUK MEKATRONIK

DISEDIAKAN OLEH:
CIKGU NOZIE

APLIKASI TEKNOLOGI

REKA BENTUK MEKATRONIK

Kandungan

Menyatakan maksud reka bentuk mekatronik
Mengenal pasti elemen mekatronik
Menerangkan fungsi elemen mekatronik pada produk sedia ada
Menghasilkan gambar rajah blok 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

01.

Definisi reka bentuk
mekatronik

KONSEP

Testuro Mori

Jurutera kanan- Syarikat di Jepun 1969
Mendefinisikan mekatronik sebagai aplikasi
elektronik dan teknologi computer untuk mengawal
pergerakan sisitem mekanikal suatu produk

Membolehkan berfungsi
secara automatik/
separa automatik

Reka bentuk produk/sistem yang Hanya perlu mengawal
menggabungkan ilmu elektrik, menggunakan suis
mekanikal, elektronik, kawalan
& pengaturcaraan kawalan yang telah
ditetapkan

Tahun 1784 ( abad ke 18) SEJARAH Tahun 1870 ( abad ke 20)
Tahun 1969 ( abad ke 20) Kini
Bermula dengan penggunaan reka bentuk
mekanikal bagi menggantikan tanaga
manusia untuk menghasilkan suatu
produk

Bermula dengan penemuan tanaga
elektrik yang membolehkan produk
dihasilkan dalam kuantiti lebih besar

dan cepat

Bermula dengan penggunaan meluas
reka bentuk elektronik dan seterusnya

penggabungan reka bentuk bagi
menghasilkan reka bentuk mekatronik

Penggabungan reka bentuk mekatronik
Bersama internet benda, data raya dan
pengkomputeran awan bagi membentuk

sistem pengeluaran pintar

S Revolusi Revolusi Revolusi
Industri Industri Industri
E Revolusi
Industri 2.0 3.0 4.0

J 1.0 Penemuan tenaga Gabung mekanikal, Mekatronik
elektrik elektrik dan bersama Internet
A Rekabentuk elektronik
Mekanikal Mekatronik
Ganti tenaga

R Manusia

A

H

Revolusi industri 4.0

Keselamatan siber Robot
berautonomi

Persepaduan
sistem

Data raya Internet
benda
Realiti terimbuh
(AR) Simulasi
Pengkomputeran
awan Pembuatan
bahan tambah

02.

Elemen
mekatronik

MEKATRONIK

Elektrik
Mekanikal

Kawalan
pengaturcaraan

Elektronik

Elektrik Panel solar Pengawal
Bateri pengecas solar
Menggunakan
arus elektrik Kipas siling
automatik
Arus Terus (AT) /
Arus Ulang Alik (AU)

Dalam mekatronik ini, sistem
ini sebagai pembekal arus
elektrik untuk menggerakan
peranti

Mengambil kira
aspek keselamatan,

kedudukan peranti
dalam & luar litar

Tali sawat Mekanikal
Takal
Gear rak & pinan Gabungan beberapa

komponen mekanikal

yang berfungsi sebagai

Menggerakan motor penghantar

kepada bentuk lain

Berfungsi secara
bergerak / berputar

Gear & tali sawat
digunakan untuk
membolehkan pemain
DVD dibuka & ditutup

Elektronik Kapasitor Perintang
Lampu LED
Susunan & sambungan
fizikal komponen elektronik
dalam suatu litar

Perintang, diod, papan
liar, penderia,

transistor, kapasitor,
litar bersepadu

Litar bersepadu

Arduino Uno Carrot board Kawalan
pengaturcaraan

Sistem kawalan

Mengurus, mengawal, mengarah
atur Tindakan bagi memastikan
reka bentuk mekatronik berfungsi
secara automatik dengan sempurna

LilyPad Arduino Maker Uno

Kawalan
pengaturcaraan

Pengaturcaraan

Proses membangunkan atur cara
komputer dengan menggunakan
Bahasa pengaturcaraan

Java, Python, Visual
Basic dan C++

Pengaturcaraan sintaks &
semantik menetapkan cara
menulis arahan untuk
mikropengawal mengawal
operasi

03.

fungsi elemen mekatronik
pada produk sedia ada.

PRODUK MEKATRONIK

Kereta kawalan jauh

Salah satu produk mekatronik Elektrik
yang mudah Mekanikal
Elektronik
Terdapat beberapa fungsi
mekatronik tersendiri

Kawalan
pengaturcaraan

Kereta kawalan jauh

Mekanikal

Menerima dan mengeluar
isyarat bagi pemacu motor

untuk memacu motor AT Pemacu motor

Gear Modul geganti
Elektronik
mengurangkan atau
meningkatkan halaju motor &
menambahkan daya kilas motor

Kereta kawalan jauh

Elektrik

Bateri nikel kadmium Kawalan
Motor AT pengaturcaraan

Memutar tayar kereta Mikropengawal berfungsi untuk
memproses isyarat iaitu mengawal
halaju & arah putaran motor AT

Bateri alkali
Membekalkan kuasa elektrik

Pintu Gelengsar

Mekanikal Elektrik
Elektronik
Kawalan
pengaturcaraan

Pintu Gelengsar Mekanikal

Takal

Tali sawat

• Berfungsi untuk membuka dan menutup pintu
• Gear pada motor membantu memudahkan pergerakan

Elektronik Pintu Gelengsar

Litar pemacu

Berfungsi untuk Motor AT
membekalkan tenaga
Penderia elektrik pada
gerakan keseluruhan sistem

• Komponen elektronik disatukan di dalam Elektrik Pengubah
litar pemacu

• Penderia Gerakan mengesan sebarang
pergerakan dan memberikan isyarat
kepada sistem kawalan

Pintu Gelengsar

• Terdiri daripada sistem kawlan yang telah
diatur cara

• Berfungsi untuk memproses isyarat input dari
penderia gerakan dan menghantar isyarat
output kepada pemacu otor AT untuk membuka
dan menutup pintu

Kawalan
pengaturcaraan

Sistem
kawalan

Mesin Basuh Auto

Elektrik Elektronik

Mekatronik

Mekanikal Kawalan
pengaturcaraan

Mesin Basuh Auto Panel kawalan

Mekanikal
Gabungan komponen ini
menghasilkan putaran pada
dram Ketika mencuci pakaian

Dram Butang pada panel kawalan
Takal digunakan oleh pengguna
Tali sawat untuk memberikan arahan
seperti ON/OFF, START, PAUSE
dll

Papan litar Elektronik

Mesin Basuh Auto

Elektrik Papan mikropengawal

Membekalkan tenaga elektrik
kepada sistem kawalan motor
dan motor AU

Fungsi kawalan bergantung
kepada pengaturcaraan yang
direka dan Tindakan kawalan
yang dimasukkan pada panel
kawalan mesin basuh automatik

Pengubah Mikropengawal diaturcara untuk
menghasilkan Tindakan kawalan
Motor AU terhadap sistem elektrik, sistem Kawalan
elektronik dan sistem mekanikal pengaturcaraan
dalam mesin basuh automatik

04.

Gambar rajah blok

GAMBAR RAJAH BLOK

1. Fungsi elemen produk
diterangkan

2. Lukisan yang mewakili litar /
elemen dalam bentuk blok

3. Anak panah menunjukkan
urutan blok

4. Dilabel mengikut fungsi, nama
elemen dan litar

Menerima & GAMBAR RAJAH BLOK
menghantar isyarat
Isyarat akan diproses
daripada peranti mengikut pengaturcaraan
asukan kepada
bahagian pengawal yang telah ditetapkan
untuk diproses
Menjalankan Tindakan
selanjutnya melalui
peranti keluaran
setelah menerima
isyarat daripada
pengawal

Kereta Kawalan Jauh

Telefon pintar Mikropengawal Pergerakan

Input Proses Output

Panel Mikropengawal Pemacu Roda
kawalan motor berputar

tanpa Motor AT
wayar

Pintu Gelengsar

Penderia Isyarat input Isyarat kawalan pintu terbuka

Input Proses Output

Pergerakan Mikropengawal Motor AT Pergerakan
objek atau membuka dan
benda hidup Takal dan menutup pintu
tali sawat
Penderia
Gerakan Pemacu
Motor

Mesin Basuh Auto

Mod pilihan & penderia Mikropengawal Isyarat kawalan

Input Proses Output

Mod Mikropengawal Motor AU
pilihan
Penderia Takal dan Dram
tali sawat berpusing

Pemacu
Motor

05.

Menghasilkan lakaran bahagian

reka bentuk produk yang akan

diubah suai berdasarkan

gambar rajah blok yang terlibat

PENJANAAN IDEA

Sumbang
saran

Kritikan

perbincangan

LANGKAH

Analisis fungsi Perkembangan
(model fungsi) idea

Lakaran akhir

Analisis berantai Pembaharuan
(akar permasalahan) gambarajah blok

Kaedah penyelesaian Konsep prinsip
(pemisahan masa / ruang)

ANALISIS FUNGSI Model fungsi

Untuk mengenal pasti
pemasalahan pada
kereta kawalan jauh

Menunjukkan gambaran
keseluruhan hubung kait

komponen

ANALISIS BERANTAI

KAEDAH PENYELESAIAN

Penyelesaian Konsep prinsip inventif
masalah secara ialah Tindakan awal
inventif secara (Preliminary Action)
pemisahan masa

GAMBARAJAH BLOK

LAKARAN IDEA

Lakaran idea 1

Lakaran idea 2

Lakaran idea 3

Penderia inframerah, LDR dan lampu LED pada
bahagian HADAPAN kereta kawalan jauh.

Manakala, pembaz pada bahagian ATAS bumbung
kereta kawalan jauh

Prinsip :

- Keseimbangan

- Harmoni
- Kesatuan Bahan :

- Pembaz

- LDR

Elemen : - Lampu LED

- Garisan - Penderia Inframerah

- Rupa

- Bentuk

- Warna

06.

membuat penambahbaikan
kepada produk berdasarkan
lakaran yang telah dibuat

Bahagian Cadangan Justifikasi
kereta penambahbaikan
Mengesan tahap pencahayaan.
Hadapan Perintang Peka Dalam keadaan gelap, perintang
kereta Cahaya (LDR) akan menjadi rendah dan
isyarat input akan dihantar
Lampu LED kepada mikropengawal 1. Setelah membuat lakaran, perlu
dianalisis keberkesanannya
Mikropengawal memberikan
arahan (isyarat output) kepada 2. Justifikasi pada idea, bahan &
lampu LED untuk menyala. teknologi

Penderia Kalau ada halangan pada jarak 3. Tentukan sama ada produk
Inframerah yang ditetapkan, isyarat input dihasilkan
akan dihantar kepada sebahagian/sepenuhnya
mikropengawal.
Atas Pembaz
bumbung Mikropengawal memberikan
kereta arahan (isyarat output) kepada
Pembaz untuk berbunyi.

LANGKAH-LANGKAH

Membuat lakaran Memilih bahan Membuat
pengaturcaraan
Lakaran reka bentuk yang Bahan yang digunakan
dihasilkan mesti pada reka bentuk produk Membangunkan
ialah penderia inframerah, pengaturcaraan dan
mengambilkira elemen dan pembaz, LDR, lampu LED memuat naik kepada
prinsip reka bentuk papan litar elektronik
dan wayar mikropengawal bagi
supaya sentiasa memenuhi menjalankan fungsi
keperluan dan kehendak
yang dikehendaki

LANGKAH-LANGKAH

Membina & memasang Membuat kemasan Produk akhir

Komponen penderia Menambah daya tarikan Produk akhir, iaitu
inframerah, pembaz, LDR terhadap reka bentuk produk kereta kawalan jauh
yang dihasilkan, melindungi
dan lampu LED bagi komponen elektrik daripada
melengkapkan reka bentuk
yang dicadangkan. Faktor terdedah kepada sentuhan
dan mengurangkan risiko
keselamatan perlu kecederaan kepada pengguna
diutamakan semasa
proses pemasangan produk

LANGKAH-LANGKAH

Membina & memasang Membuat kemasan Produk akhir

Komponen penderia Menambah daya tarikan Produk akhir, iaitu
inframerah, pembaz, LDR terhadap reka bentuk produk kereta kawalan jauh
yang dihasilkan, melindungi
dan lampu LED bagi komponen elektrik daripada
melengkapkan reka bentuk
yang dicadangkan. Faktor terdedah kepada sentuhan
dan mengurangkan risiko
keselamatan perlu kecederaan kepada pengguna
diutamakan semasa
proses pemasangan produk

07.

membuat penilaian kefungsian
produk yang telah diubah suai

PENILAIAN

Merupakan perkara
terpenting semasa
pertimbangan untuk
penambahbaikan

Menggunakan ujian
parameter (mengikut

objektif yang
ditetapkan)

Dijalankan dalam
situasi yang sebenar

KEPUTUSAN UJIAN

SENARAI SEMAK