1.1 Aplikasi Teknologi

Pantas1Bab
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?

Akses

Robotik dan
Mekatronik
goo.gl/xGJPRf

Standard Kandungan

1.1 Reka Bentuk Mekatronik

Aplikasi
mekatronik
dalam kehidupan

harian

1

1.1 Reka Bentuk Mekatronik

Standard Pembelajaran

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

Teknologi telah terbukti banyak membantu memudahkan Kata Kunci
kehidupan manusia. Oleh itu, semakin maju sesebuah
masyarakat, semakin banyak rutin kehidupan seperti cara
bekerja, berehat, belajar, berhibur dan sebagainya dipengaruhi • mekatronik
oleh teknologi. • elemen
• integrasi
Semasa di Tingkatan 2, anda telah mempelajari tentang • komponen
aplikasi teknologi seperti reka bentuk mekanikal, reka bentuk • pengaturcaraan
elektrik dan reka bentuk elektronik. Dalam bab ini pula, • gambar rajah blok
pengetahuan anda tentang semua aplikasi tersebut akan • produk berfungsi
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.

Mesin fotokopi Lif Palang automatik

Gambar foto 1.1 Beberapa contoh reka bentuk produk mekatronik
yang sering ditemui dalam kehidupan harian

2

Reka Bentuk Mekatronik BAB 1

1.1.1 Menyatakan Maksud Reka Bentuk Mekatronik Pantas

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

Lengan robotik yang ditunjukkan Apakah itu
dalam Gambar foto 1.2 merupakan Mekatronik?
contoh reka bentuk produk mekatronik. goo.gl/ocnwYC
Tahukah anda maksud reka bentuk mekatronik?
Gambar foto 1.2 Lengan robotik
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?

Info Bestari

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)

3

BAB 1 Aplikasi Teknologi

Info Bestari

Sejarah perkembangan revolusi industri

BAB 1

Revolusi Industri 1.0 Revolusi Industri 2.0
bermula dengan penggunaan bermula dengan penemuan
reka bentuk mekanikal bagi
menggantikan tenaga manusia tenaga elektrik yang
untuk menghasilkan suatu produk. membolehkan produk
dihasilkan dalam kuantiti
lebih besar dan cepat.

Revolusi Industri 4.0 merupakan kemajuan sistem industri Akses Pantas
yang berkembang dengan lebih hebat menerusi konsep
cyberphysical. Konsep cyberphysical ialah mengawal dan mengurus Industri 4.0 dan
operasi industri dengan mengguna pakai sistem mekatronik, Implikasi kepada SME
Internet benda, data raya, pengkomputeran awan dan kecerdasan
buatan (artificial intelligence). Rajah 1.1 menunjukkan sembilan goo.gl/CuqQTC
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.

4

Reka Bentuk Mekatronik

Pandu sendiri

BAB 1

Revolusi Industri 3.0 Revolusi Industri 4.0
bermula dengan penggunaan melibatkan penggabungan reka
meluas reka bentuk elektronik bentuk mekatronik bersama Internet
dan seterusnya penggabungan benda, data raya dan pengkomputeran
reka bentuk bagi menghasilkan awan bagi membentuk sistem

reka bentuk mekatronik. pengeluaran pintar.

(Sumber: Malaysian Industry-Government Group for High Technology (MIGHT). (2018). Draft
National Industry 4.0 Policy Framework. Cyberjaya: MIGHT Publications.)

Robot berautonomi
Autonomous robots

Keselamatan siber Persepaduan sistem
Cybersecurity System integration

Data raya Revolusi Internet benda
Big data Industri Internet of things
Simulasi
Realiti terimbuh 4.0 Simulation
Augmented
Reality (AR)

Pengkomputeran awan Pembuatan bahan tambah
Cloud computing Additive manufacturing

Rajah 1.1 Sembilan teras dalam Revolusi Industri 4.0

5

BAB 1 Aplikasi Teknologi

Aktiviti Mengenali produk mekatronik PAK-21

Gallery

Walk

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.
BAB 1

Periuk nasi elektrik
Mesin basuh automatik
Kipas siling automatik
Pintu pagar automatik
Lengan robotik
Kalkulator saintifik
Palang automatik
Jadual 1.1 Senarai produk dan kriteria

Produk

riteria

(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

Praktis Formatif
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.

6

Reka Bentuk Mekatronik BAB 1

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

Kawalan dan
pengaturcaraan

Elektrik MEKATRONIK Elektronik

Mekanikal

9V DC 78–06+ 5V DC Rajah 1.2 Mekatronik merupakan gabungan elemen asas kejuruteraan

yanEgsl1 edmireenkaasbaesnitnu956874321 ikd334333333234509876bigearfbuLuEnDn7ggsiddeLeEnDn2ggaanLEnD 1ksaewmaplaunrnba+oar,51gVciemkaepm, bporo+le5d(Vs1hu+uomøkr)k1a=tnif produk meka0Vtroroøn= ik ada
s2 r110 31 do+ra51Vn berkesandif(f1es-r1ean)cme a
11 30
secara automatik atau separa automatik.s3 r212 29 0V +or51V
13 28 LED 4 LED 3 or ø
14 27
15 26 r11

s4 r3 16 25
17 24
18 23
19 22
20 21
A Sistem elektriks5 r4 s9
s6 r5 r9 LED 6 LED 5 0V or ø = 0bVororor wø
carry over
s7 r6
s8 r7

Sistem elektrik merujuk kepada sistem yang menggunakan arus elektrik, sama ada arusr8
r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7, r8, r9 = 3.3KΩ r10 Penambahan Penolakan
r11 = 1KΩ
r10 = 10KΩ variable
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.

7

BAB 1 Aplikasi Teknologi

BAB 1 Panel solar Pengawal pengecas solar

Kipas siling automatik Bateri
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.

Tali sawat
Takal
Gear rak dan pinan

Gambar foto 1.4 Contoh keratan rentas sistem mekanikal pada pemain DVD optik
8

Reka Bentuk Mekatronik

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.

BAB 1

Kapasitor Perintang
Lampu LED

Gambar foto 1.5 Contoh sistem elektronik

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.

Gambar foto 1.6 Contoh sistem yang menggunakan sistem pengawal mikro

9

BAB 1 Aplikasi Teknologi

BAB 1 P engaturcaraan Info Bestari
Pengaturcaraan komputer ialah proses untuk
membangunkan atur cara komputer dengan menggunakan Sintaks ialah peraturan
bahasa pengaturcaraan seperti Java, Python, Visual yang menguasai struktur
Basic dan C++. Bahasa-bahasa pengaturcaraan ini sesuatu bahasa dan
menggunakan kod berbentuk teks. Terdapat juga bahasa ungkapannya.
pengaturcaraan yang tidak memerlukan penulisan kod Semantik ialah proses
berbentuk teks tetapi menggunakan blok arahan yang yang dilalui oleh
sedia ada. Contoh bahasa pengaturcaraan ini ialah komputer semasa
Scratch, mBlock, JavaScript Block dan Ardublock. komputer melaksanakan
atur cara mengikut
Setiap bahasa pengaturcaraan mempunyai set bahasa pengaturcaraan
peraturan sintaks (syntax) dan semantik (semantic) yang tertentu.
tersendiri. Peraturan sintaks dan semantik menetapkan
cara menulis arahan untuk mikropengawal yang
mengawal operasi alat elektronik.

C++ JavaScript Block
Rajah 1.3 Contoh bahasa pengaturcaraan

Praktis Formatif
1. Senaraikan elemen asas kejuruteraan yang terdapat dalam mekatronik.
2. Apakah perbezaan antara pengaturcaraan dengan sistem kawalan?
10

Reka Bentuk Mekatronik

1.1.3 Menerangkan Fungsi Elemen Mekatronik pada Produk Sedia Ada

BAB 1

Hadapan Kanan

Berhenti Undur

Kiri

Kereta kawalan jauh Pintu gelangsar automatik

RBT dan Anda

Mesin basuh automatik Dron Pantas
Gambar foto 1.7 Contoh produk mekatronik Dron atau dikenali
Gambar foto 1.7 menunjukkan contoh produk mekatronik sebagai pesawat
yang sering kita temui dalam kehidupan harian. Setiap tanpa pemandu (UAV)
elemen yang digabungkan dalam produk mekatronik menjadi popular
tersebut mempunyai fungsi yang tersendiri bagi memastikan dalam kalangan
produk dapat berfungsi dengan berkesan mengikut arahan masyarakat kini,
yang telah diaturcarakan. terutamanya dalam
bidang fotografi
dan perfileman.
Dron direka bentuk
menggunakan semua
elemen mekatronik
yang membolehkan
dron dikawal melalui
alat kawalan jauh
atau komputer.

Akses

Sejarah Pesawat
tanpa Pemandu
goo.gl/45Y6FU

11

BAB 1 Aplikasi Teknologi

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.

BAB 1

Sistem mekanikal Sistem elektronik
• Gear berfungsi untuk mengurangkan • Sistem elektronik menerima dan

atau meningkatkan halaju dan menukarkan isyarat input dari
menambah daya kilas alat kawalan jauh kepada isyarat
(torque) motor. elektrik bagi memacu motor AT.

Gear

Pemacu motor Modul geganti

12

Reka Bentuk Mekatronik

Sistem kawalan dan BAB 1
pengaturcaraan
Hadapan • Terdiri daripada
Kiri Berhenti Kanan
mikropengawal dan sistem
Undur kawalan yang diatur cara.
• Berfungsi untuk mengawal
Mikropengawal halaju dan arah putaran
Sistem elektrik motor AT.
• Bateri sebagai sumber

tenaga elektrik.

Papan litar elektronik mikropengawal

Motor AT

Bateri alkali Bateri kadmium-nikel

Rajah 1.4 Fungsi elemen mekatronik pada kereta kawalan jauh

13

BAB 1 BAB 1 Aplikasi Teknologi

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.

Takal

Tali sawat
Komponen mekanikal

Sistem elektronik
• Komponen elektronik disatukan di dalam litar pemacu motor.
• Penderia gerakan mengesan sebarang pergerakan dan memberikan

isyarat kepada sistem kawalan.

Litar pemacu motor Penderia gerakan
14

Reka Bentuk Mekatronik

Sistem elektrik
• Terdiri daripada motor AT dan pengubah (transformer).
• Berfungsi untuk membekalkan tenaga elektrik pada keseluruhan sistem.

BAB 1

Motor AT Pengubah

Info Bestari

Pengubah berfungsi
untuk menaikkan atau
menurunkan voltan
bekalan arus ulang-alik.
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.

Sistem kawalan
Rajah 1.5 Fungsi elemen mekatronik pada pintu gelangsar automatik

15

BAB 1 BAB 1 Aplikasi Teknologi

C Mesin basuh automatik
Fungsi elemen mekatronik pada mesin basuh automatik diterangkan secara terperinci
dalam Rajah 1.6.

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

Komponen mekanikal

Sistem elektronik Papan litar tercetak
• 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.

Panel kawalan Diod Kapasitor
16

Reka Bentuk Mekatronik

Sistem elektrik BAB 1
• Membekalkan tenaga

elektrik kepada sistem
kawalan motor dan
motor AU.
• Antara komponen
elektrik ialah pengubah
dan motor AU.

Motor AU Pengubah

Sistem kawalan dan Papan mikropengawal
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.

Rajah 1.6 Fungsi elemen mekatronik pada mesin basuh automatik

Aktiviti Menerangkan fungsi elemen mekatronik PAK-21 EM K

Think-Pair- Kreativiti dan

Share Inovasi

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.

Praktis Formatif
1. Nyatakan fungsi elemen mekatronik pada produk kipas siling automatik.
2. Apakah kebaikan mengetahui fungsi elemen pada produk mekatronik?

17

BAB 1 BAB 1 Aplikasi Teknologi

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.

Input Proses Output

PENGATURCARAAN

PERANTI MASUKAN PENGAWAL PERANTI KELUARAN

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.

18

Reka Bentuk Mekatronik 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.

Hadapan
Berhenti Kanan
Undur

Kiri

Gambar foto 1.8 Kereta kawalan jauh

Input Proses Output

Panel kawalan Mikropengawal Pemacu Roda
tanpa wayar motor berputar
Motor AT

Rajah 1.8 Gambar rajah blok kereta kawalan jauh

19

BAB 1 Aplikasi Teknologi

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.

Gambar foto 1.9 Pintu gelangsar automatik

Input Proses Output
Pergerakan
objek atau benda
hidup (manusia)

Penderia Mikropengawal Motor AT Pergerakan
gerakan Takal dan membuka dan
tali sawat menutup pintu
Pemacu motor

Rajah 1.9 Gambar rajah blok pintu gelangsar automatik
20

Reka Bentuk Mekatronik

C Mesin basuh automatik BAB 1
• Isyarat input daripada mod pilihan pada panel
Gambar foto 1.10 Mesin basuh
kawalan akan dihantar kepada sistem kawalan automatik
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.

Input Proses Output

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

Rajah 1.10 Gambar rajah blok mesin basuh automatik

Aktiviti Mengenal pasti elemen mekatronik dan melukis gambar rajah blok

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.

Praktis Formatif
1. Nyatakan takrifan bagi gambar rajah blok.
2. Lukis gambar rajah blok yang menerangkan sistem mekatronik pada kipas

siling automatik.

21

BAB 1 BAB 1 Aplikasi Teknologi

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.

Kereta kawalan jauh
merupakan salah satu
produk mekatronik.
Pada pendapat kamu,
apakah masalah yang
kamu hadapi ketika
mengendalikan kereta

kawalan jauh?
Tidak mempunyai
kawalan kelajuan.

Rina

Tidak mempunyai
lampu.

Kereta mudah
rosak apabila
berlanggar dengan

dinding.

Rajah 1.11 Perbincangan untuk mengenal pasti pengubahsuaian terhadap produk

Berdasarkan situasi pada Rajah 1.11, kaedah penyelesaian Cabar Minda
inventif boleh digunakan bagi menyelesaikan masalah yang
dihadapi. Penjanaan idea boleh diperoleh menerusi proses 1. Apakah kepentingan
sumbang saran, perbincangan atau kritikan. melakukan
pengubahsuaian pada
sesuatu produk?

2. Apakah definisi bagi
proses sumbang
saran dalam konteks
penjanaan idea reka
bentuk produk?

22

Reka Bentuk Mekatronik

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.

Bingkai
kereta
memegang Spring memegang
memegang kereta
memegang memegang BAB 1

memegang memegang memegang memberikan isyarat

Lantai Roda Pemegang Badan Papan litar elektronik Panel
roda kereta mikropengawal kawalan
memegang tanpa wayar
memegang
mengawal

mengawal Gear Motor mengawal
AT

memegang

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.

Kereta kawalan jauh rosak apabila berlanggar dengan halangan
Mengapa?

Kereta kawalan jauh mudah rosak kerana Kereta kawalan jauh sukar dikawal apabila
kekuatan badan kereta yang rendah berada di kawasan yang gelap

Mengapa? Mengapa?
Gerak balas pengendali adalah perlahan Penglihatan pengendali terhad dan kurang
untuk memberhentikan kereta kawalan jauh jelas apabila kereta kawalan jauh berada
yang bergerak laju sebelum perlanggaran di kawasan yang gelap

Mengapa? Mengapa?
Tiada gerak balas secukupnya untuk Kurang pencahayaan pada laluan kereta
memberhentikan kereta kawalan jauh yang kawalan jauh untuk pengendali mencegah
bergerak laju untuk mengelakkan perlanggaran daripada berlanggar dengan halangan

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.

Rajah 1.13 Analisis berantai punca-kesan

23

BAB 1 Aplikasi Teknologi

BAB 1 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 Penerangan Cadangan pengubahsuaian
prinsip inventif konsep kereta kawalan jauh

Tindakan awal Melakukan Menambah fungsi tindakan awal untuk mengesan tahap
(prelimenary tindakan pencahayaan dan memberikan isyarat kepada mikropengawal
action) awal untuk untuk menghidupkan lampu LED. Komponen yang sesuai ialah
mengawal perintang peka cahaya.
risiko. 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.

Input Proses Output

Panel kawalan Pemacu motor Roda berputar
tanpa wayar Motor AT
Mikropengawal
Penderia Pembaz
inframerah Lampu LED
Perintang peka
cahaya (LDR)

Rajah 1.14 Gambar rajah blok bahagian kereta kawalan jauh yang akan diubah suai
24

Reka Bentuk Mekatronik

Seterusnya, lakaran perkembangan idea pada bahagian reka bentuk produk yang BAB 1
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.

Lakaran idea 1

Cadangan pengubahsuaian Penderia
ialah menambah penderia inframerah
inframerah pada bahagian
Halangan
HADAPAN kereta
kawalan jauh. Kiri Hadapan
Berhenti
Undur Kanan

Lakaran idea 2 Pembaz Halangan

Cadangan pengubahsuaian Penderia Hadapan
ialah menambah penderia inframerah Berhenti
inframerah pada bahagian
HADAPAN dan pembaz pada Kiri
bahagian ATAS bumbung
Undur Kanan
kereta kawalan jauh.

Lakaran idea 3 Pembaz Halangan
LDR
Cadangan pengubahsuaian Lampu LED
ialah menambah penderia
Penderia
inframerah, LDR dan inframerah
lampu LED pada bahagian
HADAPAN kereta kawalan Kiri Hadapan
jauh. Manakala, pembaz pada Berhenti
bahagian ATAS bumbung Undur Kanan

kereta kawalan jauh.

Rajah 1.15 Beberapa lakaran perkembangan idea bagi kereta kawalan jauh yang akan diubah suai
25

BAB 1 Aplikasi Teknologi

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.

BAB 1

Pembaz

LDR

Lampu
LED

Penderia
inframerah

Info Bestari

Prinsip Kriteria pemilihan
- Keseimbangan lakaran bagi reka bentuk
- Harmoni produk:
- Kesatuan 1. Menarik perhatian

Elemen Bahan Halangan pengguna
- Garisan • Pembaz 2. Warna seimbang dan
- Rupa • LDR Kiri Hadapan
- Bentuk • Lampu LED Berhenti sesuai
- Warna • Penderia inframerah Undur Kanan 3. Bentuk mudah

dihasilkan
4. Mempunyai nilai

estetika
5. Maklumat lakaran

lengkap

Rajah 1.16 Lakaran 3D bermaklumat bagi kereta kawalan jauh

26

Reka Bentuk Mekatronik

1.1.6 Membuat Penambahbaikan kepada Produk Berdasarkan Lakaran
yang telah Dibuat

Lakaran perkembangan idea yang telah dihasilkan dan dipilih perlu dianalisis BAB 1
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 Cadangan Justifikasi Tindakan
kawalan jauh penambahbaikan

Hadapan kereta LDR • LDR mengesan • Memasang komponen
Lampu LED tahap pencahayaan baharu, iaitu LDR dan lampu
yang ditetapkan LED.
dan menghantar
isyarat input • Membangunkan
kepada pengaturcaraan supaya
mikropengawal. LDR dapat mengesan
tahap pencahayaan
• Mikropengawal dan mikropengawal
memberikan menghidupkan lampu LED.
arahan kepada
lampu LED supaya
menyala apabila
tahap pencahayaan
berada di luar julat
yang ditetapkan.

Penderia • Penderia • Memasang komponen
inframerah inframerah baharu, iaitu penderia
Atas bumbung Pembaz mengesan halangan inframerah dan pembaz.
kereta pada jarak yang • Membangunkan
ditetapkan dan pengaturcaraan supaya
menghantar isyarat penderia inframerah
input kepada dapat mengesan halangan
mikropengawal. dan mikropengawal
• Mikropengawal memberhentikan motor AT
memberikan arahan serta menghidupkan pembaz
kepada pembaz secara serentak.
supaya berbunyi
apabila jarak di
antara kereta
dengan halangan
berada dalam julat
yang ditetapkan.

27

BAB 1 Aplikasi Teknologi

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

BAB 1 1 Membuat lakaran
Lakaran reka bentuk yang
dihasilkan mesti mengambil kira
elemen dan prinsip reka bentuk
supaya sentiasa memenuhi
keperluan dan kehendak pengguna.

Litar kawalan Pembaz Memilih bahan 2
LDR Lampu LED Bahan yang digunakan
pada reka bentuk produk
Penderia Wayar ialah penderia inframerah,
inframerah pembaz, LDR, lampu LED
dan wayar.

Akses

Pantas

Pengaturcaraan Kereta
Kawalan Jauh
goo.gl/TAwgrg

3 Membuat pengaturcaraan
Membangunkan
pengaturcaraan dan memuat
naik kepada papan litar
elektronik mikropengawal
bagi menjalankan fungsi
yang dikehendaki.

28

Reka Bentuk Mekatronik

4 Membina dan memasang BAB 1
Membina dan memasang
komponen penderia inframerah,
pembaz, LDR dan lampu LED bagi
melengkapkan reka bentuk yang
dicadangkan. Faktor keselamatan
perlu diutamakan semasa
proses pemasangan.

Membuat kemasan 5
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 halaTniagdana
Produk akhir,
iaitu kereta KiriUnduBrerheHnatidapaKnanan
kawalan jauh.

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.
29

BAB 1 BAB 1 Aplikasi Teknologi

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.

Halangan

Hadapan
Kiri Berhenti Kanan

Undur

Info Bestari

Terdapat pelbagai jenis
papan litar elektronik
mikropengawal
di pasaran yang
boleh digunakan
untuk membuat
penambahbaikan pada
produk mekatronik
sedia ada.

Gambar foto 1.11 Contoh pengujian untuk menilai kefungsian kereta kawalan jauh

Gambar foto 1.11 menunjukkan contoh pengujian Nilai Murni
yang dilakukan terhadap kereta kawalan jauh yang Kita perlu jujur dan tepat
telah ditambah baik kefungsiannya tanpa mengubah dalam merekod keputusan
fungsi asal kereta tersebut. Ujian parameter dilakukan ketika menjalankan ujian
bagi menilai kemampuan kereta kawalan jauh untuk kefungsian produk.
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.

30

Reka Bentuk Mekatronik

Jadual 1.4 Keputusan pengujian terhadap kefungsian kereta kawalan jauh

Jenis ujian Penambahbaikan Ujian parameter Keputusan
3 Lampu LED berfungsi
Ujian LDR dan lampu • Kereta kawalan jauh digerakkan
kefungsian LED ke kawasan yang gelap bagi apabila kereta
menguji kefungsian lampu LED. kawalan jauh melalui
kawasan yang gelap.
Penderia • Kereta kawalan jauh digerakkan 3 Kereta kawalan BAB 1
inframerah dan ke kawasan yang mempunyai jauh akan berhenti
pembaz halangan bagi menguji secara automatik
kefungsian penderia inframerah. dan mengeluarkan
isyarat bunyi apabila
• Pengujian juga dilakukan untuk terdapat halangan
menguji kefungsian pembaz di hadapan kereta
apabila penderia inframerah kawalan jauh.
mengesan halangan di hadapan
kereta kawalan jauh.

• Ujian dilaksanakan sebanyak
3 kali.

Penilaian kefungsian reka bentuk kereta kawalan jauh yang telah Akses Pantas
diubah suai juga mengambil kira aspek pembangunan reka bentuk
yang lain seperti keupayaan produk, nilai estetika dan keselamatan SIRIM QAS
reka bentuk. Maklumat yang diperoleh daripada penilaian International Sdn Bhd
kefungsian akan digunakan untuk melakukan penambahbaikan
supaya kereta kawalan jauh yang dihasilkan memenuhi objektif yang Testing Service
telah ditetapkan. Jadual 1.5 menunjukkan senarai semak pengujian Department
bagi menilai hasil pengujian yang telah dilakukan terhadap reka
bentuk kereta kawalan jauh. 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 3
masalah yang dihadapi?
3
2. Adakah reka bentuk produk mempunyai kualiti 3
yang baik?
3
3. Adakah reka bentuk produk selamat digunakan?
4. Adakah reka bentuk produk mempunyai 3

bahagian yang tajam? 3
5. Adakah bahagian elektronik pada produk boleh

membahayakan pengguna?
6. Adakah reka bentuk produk boleh dihasilkan

dengan kos yang efektif?

31

BAB 1 Aplikasi Teknologi

Berdasarkan pada keputusan pengujian yang diperoleh, didapati Akses
kereta kawalan jauh mampu menjalankan fungsi yang dikehendaki,
iaitu berhenti dan mengeluarkan bunyi secara automatik apabila Pantas
terdapat halangan di hadapan kereta kawalan jauh. Selain itu, lampu
LED pada kereta kawalan jauh juga berfungsi, iaitu menyala apabila
melalui kawasan yang gelap.

BAB 1 Walau bagaimanapun, beberapa cadangan penambahbaikan boleh
dilakukan pada kereta kawalan jauh bagi meningkatkan lagi kualiti
dan keupayaannya. Antara cadangan penambahbaikan yang boleh Anugerah Inovasi
dicadangkan, iaitu: dan Pengkomersialan

Produk
• Meningkatkan kemampuan kawalan supaya kereta kawalan jauh goo.gl/dj4YAu

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.

Aktiviti Membina dan membentangkan lakaran reka bentuk produk
mekatronik yang telah ditambah baik
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.

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.

32