Sensor proximity adalah sensor untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu obyek. Dalam dunia robotika, sensor proximity seringkali digunakan untuk mendeteksi ada atau tidaknya suatu garis pembimbing gerak robot atau lebiah dikenal dengan istilah “Line Follower Robot “ atau “ Line Tracer Robot”, juga biasa digunakan untuk mendeteksi penghalang berupa dinding atau penghalang lain pada Robot Avoider. Jenis sensor proximity meliputi limit switch (saklar mekanik), ultrasonic proximity, proximity(infra merah), kamera dan lain sebagainya.



Sensor proximity yang digunakan untuk line follower robot dibuat menggunakan pasangan LED / Infrared dan phototransistor. Bila cahaya LED memantul pada garis dan diterima oleh basis phototransistor maka phototransistor menjadi saturasi(on)sehingga tegangan output akan mendekati 0 volt. Sebaliknya jika tidak terdapat pantulan maka basis phototransistor tidak mendapat arus bias sehingga menjadi cut-off, dengan demikian tegangan output sama dengan tegangan Induk (Vcc). Output rangkaian masih memiliki kemungkinan tidak pada kondisi ideal bila intensitas pantulan cahaya LED pada garis lemah, misalnya karena perubahan warna atau lintasan yang kotor. Untuk mengatasi hal tersebut ditambahkan rangkaian pembanding yang membandingkan output sensor dengan suatu tegangan threshold yang dapat diatur dengan memutar trimmer potensio. Untuk mengetahui hasil dari sensor, alangkah baiknya diberi lampu indicator yang disambungkan dengan output dari komparator.

Pertengahan Juli lalu, publik Indonesia dibuat terkagum-kagum oleh aksi robot ”Asimo” di atas pentas pameran motor show di Balai Sidang Jakarta. Robot yang disebut-sebut sebagai robot humaniora pertama tercanggih di dunia ini, mampu menirukan gerakan manusia dan bisa berjalan layaknya manusia pada umumnya. Tidak hanya itu, robot ini juga mampu mengiringi musik orkestra, menendang bola, menari-nari bahkan bisa bercakap-cakap dengan manusia. Singkatnya, robot ini bisa melakukan apa saja yang diinginkan manusia sepanjang sistem kontrol penggeraknya bisa disetting dan tidak mengalami gangguan.

Bagaimana robot Asimo bisa secerdas itu? Sebuah pertanyaan yang bagi orang awam mungkin tak terjawab. Sebaliknya di kalangan para ilmuan, robotika dan orang-orang yang berkecimpung dalam bidang ilmu komputer dan elektronika, hal itu bisa dipahami. Ini karena robot tersebut didesain sedemikian rupa dengan menggunakan ilmu kecerdasan buatan tingkat tinggi. Nama Asimo itu sendiri sebenarnya adalah singkatan dari ”Advance Step in Innovative Mobility” yang didesain dengan berbagai kemampuan impresif sehingga membuatnya mampu melakukan tugas-tugas kunci agar bisa hidup dan bekerja sesuai dengan kehidupan sehari-hari manusia. Asimo bisa bergerak menirukan gestur yang mirip dengan manusia karena ia dilengkapi dengan teknologi i-Walk. Salah satu kelebihan teknologi i-Walk ini adalah mampu membuat gerakan-gerakan robot menjadi lentur hingga mirip gerakan manusia. Asimo bisa berjalan secara natural dan memiliki kemampuan antisipasi gerak yang dibutuhkan untuk menghindari halangan di jalan. Dengan sistem kontrol dan keseimbangan yang dimilikinya, Asimo bisa menggerakkan tubuhnya dengan luwes dan cukup stabil.

Penampilan robot Asimo yang memukau mata pubik dunia ini khususnya di Indonesia, sekaligus menunjukkan kemajuan teknologi robotika saat ini. Para ahli dari Jepang memerlukan waktu berpuluh-puluh tahun untuk bisa mengembangkan robot cerdas tersebut. Sementara itu, Indonesia yang pada tanggal 17 Agustus 2008 ini merayakan hari kemerdekaannya ke-63 tahun, belum juga menghasilkan sebuah teknologi robotika sekelas Asimo. Hingga kini Indonesia baru sampai pada taraf perancangan robot-robot cerdas sederhana seperti yang diperlihatkan dalam beberapa kali kontes robot cerdas yang diikuti sejumlah perguruan tinggi di Indonesia. Jika dibandingkan dengan Jepang, teknologi robotika Indonesia memang masih jauh tertinggal. Namun demikian, bukan berarti Indonesia tak mampu mengembangkan teknologi robotika tersebut. Terbukti dalam beberapa kali kontes robot tingkat internasional tim robotika Indonesia mampu menampilkan hasil rancangannya yang terbaik bahkan menjuarainya, seperti yang pernah ditampilkan tim robotika ITS Surabaya. Jadi bukan mustahil suatu saat nanti Indonesia bisa menghasilkan robot-robot cerdas yang punya kualitas secanggih Asimo.

Ilmu kecerdasan buatan

Teknologi robotika sebenarnya hanyalah salah satu bagian dari sekian banyak cabang ilmu kecerdasan buatan yang terdapat dalam disiplin ilmu komputer. Cabang ilmu ini berhubungan erat dengan ilmu logika informatika, mikrokontroler, kendali logika pemrograman dan lain-lain. Sedangkan cabang-cabang ilmu kecerdasan buatan yang lain meliputi logika fuzzy, sistem pakar, jaringan syaraf tiruan, teknik penalaran, computer vision, genetika algoritma dan sebagainya. Ilmu kecerdasan buatan ini terus berkembang sejalan dengan meningkatnya gaya hidup orang modern yang menghendaki segala kebutuhan hidupnya dapat terlayani dengan mudah dan terotomatisasi. Tanpa disadari, sebagian besar manusia telah menggunakan berbagai produk teknologi yang menggunakan ilmu kecerdasan buatan tersebut. Sebut saja mesin cuci, kulkas, AC, kipas angin, rice cooker, televisi, mobil dan masih banyak lagi. Semua itu kini telah didesain sedemikian rupa menggunakan sistem kendali fuzzy otomatis sehingga manusia bisa dengan mudah memanfaatkan teknologi itu dengan aman dan nyaman.

Dalam memecahkan berbagai problematika manusia misalnya, tak jarang mesin cerdas komputer juga dijadikan pijakan untuk mencari solusi. Ini karena mesin komputer telah dilengkapi dengan berbagai perangkat lunak sistem pakar yang dapat membantu manusia mengatasi masalahnya. Sistem pakar yang dibangun berdasarkan basis pengetahuan yang berasal dari berbagai pakar itu mampu menalar permasalahan manusia hingga mencapai suatu tahap pengambilan keputusan yang terbaik bagi manusia itu sendiri. Sebagai bagian dari mesin cerdas, sistem pakar ini telah diterapkan di berbagai bidang ilmu pengetahuan seperti kedokteran, psikologi, pariwisata dan hampir semua bidang yang terkait dengan pelayanan masyarakat umum.

Teknologi pelayanan

Dalam era konvergensi teknologi informasi dan komunikasi saat ini, kecerdasan buatan juga memiliki andil yang cukup besar dalam menghasilkan produk-produk teknologi pelayanan kepada penggunanya. Maksud teknologi pelayanan di sini adalah bagaimana suatu teknologi yang dihasilkan mampu melayani segala kebutuhan manusia dengan mudah, cepat dan nyaman. Teknologi pelayanan ini cenderung berkarakteristik seperti manusia yang jika diperlukan selalu siap menjalankan perintah manusia. Kolaborasi teknologi informasi dan komunikasi yang mencerminkan kecerdasan ini terlihat jelas dalam produk handphone cerdas (smartphone) yang bisa berfungsi sebagai komputer. Bahkan fasilitas kamera, internet, musik, radio, video hingga tayangan tv semua dapat diakses lewat handphone. Begitu juga dengan komputer, trend teknologinya senantiasa mengikuti irama kebutuhan manusia yang serba instan, cepat dan memiliki mobilitas yang tinggi dari satu tempat ke tempat yang lain. Berbagai fasilitas komunikasi dan transaksi yang dapat diakses melalui laptop seukuran telapak tangan tidak lagi menjadi hal yang mustahil.

Teknologi yang serba cerdas ini masih akan terus berkembang hingga pada suatu saat nanti manusia akan menjadikan teknologi tersebut sebagai bagian dari pelayan rumah tangganya. Gejala seperti ini sudah mulai tampak di sejumlah hunian modern di Jakarta. Khususnya bagi kalangan menengah ke atas, hunian modern yang mengandalkan pelayanan dari perangkat teknologi informasi dan komunikasi ini kian menjadi pilihan mereka. Hunian seperti ini diistilahkan sebagai smart home (rumah cerdas) di mana segala kebutuhan penghuninya bisa terlayani dengan bantuan teknologi. Boleh jadi suatu ketika kelak teknologi pelayanan akan mengganti peran pembantu rumah tangga modern yang serba elektronik.

Terlepas dari semua kecanggihan teknologi informasi dan komunikasi di atas, yang pasti bahwa kecerdasan buatan telah memberikan kontribusi yang luar biasa besarnya bagi kemajuan teknologi informasi dan komunikasi pada masa kini. Kemajuan ini semestinya bisa menjadi motivasi yang kuat bagi generasi muda Indonesia untuk terus mengembangkan mesin-mesin cerdas yang mampu menjawab tantangan kebutuhan hidup manusia yang semakin beragam dan kompleks. Terlebih lagi memasuki usia kemerdekaan RI yang ke-63 tahun ini, masyarakat Indonesia khususnya para ahli ilmu komputer dan teknologi informasi harus bangkit menunjukkan kemampuannya pada dunia bahwa Indonesia juga bisa menghasilkan teknologi-teknologi cerdas yang bisa digunakan untuk melayani kebutuhan hidup manusia. Teknologi cerdas itu tidak selalu berupa robot melainkan produk-produk elektronik termasuk juga perangkat keras dan perangkat lunak komputer yang bisa secara cerdas melayani kebutuhan manusia. Hal ini juga sejalan dengan makna substantif hari kebangkitan teknologi nasional yang jatuh pada tanggal 10 Agustus 2008. Secara substantif, teknologi itu dikembangkan untuk membantu dan memudahkan pekerjaan manusia. Moment kebangkitan teknologi nasional ini bisa dijadikan ajang unjuk keunggulan produk berbagai jenis teknologi Indonesia khususnya teknologi informasi dan komunikasi yang mampu bersaing dengan bangsa asing. Dengan demikian tahun 2008 yang ditetapkan sebagai tahun kebangkitan teknologi informasi dan komunikasi ini akan terisi dengan karya-karya kreatif dan inovatif anak bangsa yang cerdas dan mandiri. Semoga demikian!

Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol dan aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir.
Aktuator pneumatik dapat digolongkan menjadi 2 kelompok : gerak lurus dan putar. :
1.Gerakan lurus (gerakan linear) :
* Silinder kerja tunggal.
* Silinder kerja ganda.
1.Gerakan putar :
* Motor udara
* Aktuator yang berputar (ayun)

Simbol-simbol aktuator linear sebagai berikut :
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_10-nov-03-2032.gif

Simbol aktuator gerakan putar :
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_12-nov-03-2033.gif

1.2. Silinder Kerja Tunggal
1.2.1 Konstruksi
Silinder kerja tunggal mempunyai seal piston tunggal yang dipasang pada sisi suplai udara bertekanan. Pembuangan udara pada sisi batang piston silinder dikeluarkan ke atmosfir melalui saluran pembuangan. Jika lubang pembuangan tidak diproteksi dengan sebuah penyaring akan memungkinkan masuknya partikel halus dari debu ke dalam silinder yang bisa merusak seal. Apabila lubang pembuangan ini tertutup akan membatasi atau menghentikan udara yang akan dibuang pada saat silinder gerakan keluar dan gerakan akan menjadi tersentak-sentak atau terhenti. Seal terbuat dari bahan yang fleksibel yang ditanamkan di dalam piston dari logam atau plastik. Selama bergerak permukaan seal bergeser dengan permukaan silinder.
Gambar konstruksi silinder kerja tunggal sebagai berikut :
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_13-nov-03-2033.gif

1.2.2 Prinsip Kerja
Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston, sisi yang lain terbuka ke atmosfir. Silinder hanya bisa memberikan gaya kerja ke satu arah . Gerakan piston kembali masuk diberikan oleh gaya pegas yang ada didalam silinder direncanakan hanya untuk mengembalikan silinder pada posisi awal dengan alasan agar kecepatan kembali tinggi pada kondisi tanpa beban.
Pada silinder kerja tunggal dengan pegas, langkah silinder dibatasi oleh panjangnya pegas . Oleh karena itu silinder kerja tunggal dibuat maksimum langkahnya sampai sekitar 80 mm.
1.2.3 Kegunaan
Menurut konstruksinya silinder kerja tunggal dapat melaksanakan berbagai fungsi gerakan , seperti :
· menjepit benda kerja
· pemotongan
· pengeluaran
· pengepresan
· pemberian dan pengangkatan.
1.2.4. Macam-Macam Silinder Kerja Tunggal
Ada bermacam-macam perencanaan silinder kerja tunggal termasuk :
· Silinder membran (diafragma)
· Silinder membran dengan rol
1.3 Silinder Ganda
1.3.1 Konstruksi
Konstruksi silinder kerja ganda adalah sama dengan silinder kerja tunggal, tetapi tidak mempunyai pegas pengembali. Silinder kerja ganda mempunyai dua saluran (saluran masukan dan saluran pembuangan). Silinder terdiri dari tabung silinder dan penutupnya, piston dengan seal, batang piston, bantalan, ring pengikis dan bagian penyambungan. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar berikut ini :
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_14-nov-03-2036.gif

Biasanya tabung silinder terbuat dari tabung baja tanpa sambungan. Untuk memperpanjang usia komponen seal permukaan dalam tabung silinder dikerjakan dengan mesin yang presisi. Untuk aplikasi khusus tabung silinder bisa dibuat dari aluminium , kuningan dan baja pada permukaan yang bergeser dilapisi chrom keras. Rancangan khusus dipasang pada suatu area dimana tidak boleh terkena korosi.
Penutup akhir tabung adalah bagian paling penting yang terbuat dari bahan cetak seperti aluminium besi tuang. Kedua penutup bisa diikatkan pada tabung silinder dengan batang pengikat yang mempunyai baut dan mur.
Batang piston terbuat dari baja yang bertemperatur tinggi. Untuk menghindari korosi dan menjaga kelangsungan kerjanya, batang piston harus dilapisi chrom.
Ring seal dipasang pada ujung tabung untuk mencegah kebocoran udara. Bantalan penyangga gerakan batang piston terbuat dari PVC, atau perunggu. Di depan bantalan ada sebuah ring pengikis yang berfungsi mencegah debu dan butiran kecil yang akan masuk ke permukaan dalam silinder. Bahan seal pasak dengan alur ganda :
· Perbunan untuk - 20° C s/d + 80° C
· Viton untuk - 20° C s/d + 190° C
· Teflon untuk - 80° C s/d + 200° C
Ring O normal digunakan untuk seal diam.
1.3.2 Prinsip Kerja
Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston (arah maju) , sedangkan sisi yang lain (arah mundur) terbuka ke atmosfir, maka gaya diberikan pada sisi permukaan piston tersebut sehingga batang piston akan terdorong keluar sampai mencapai posisi maksimum dan berhenti. Gerakan silinder kembali masuk, diberikan oleh gaya pada sisi permukaan batang piston (arah mundur) dan sisi permukaan piston (arah maju) udaranya terbuka ke atmosfir.
Keuntungan silinder kerja ganda dapat dibebani pada kedua arah gerakan batang pistonnya. Ini memungkinkan pemasangannya lebih fleksibel. Gaya yang diberikan pada batang piston gerakan keluar lebih besar daripada gerakan masuk. Karena efektif permukaan piston dikurangi pada sisi batang piston oleh luas permukaan batang piston
Silinder aktif adalah dibawah kontrol suplai udara pada kedua arah gerakannya. Pada prinsipnya panjang langkah silinder dibatasi, walaupun faktor lengkungan dan bengkokan yang diterima batang piston harus diperbolehkan. Seperti silinder kerja tunggal, pada silinder kerja ganda piston dipasang dengan seal jenis cincin O atau membran.
1.3.3. Pemasangan Silinder
Jenis pemasangan silinder ditentukan oleh cara cara gerakan silinder yang ditempatkan pada sebuah mesin atau peralatan . Silinder bisa dirancang dengan jenis pemasangan permanen jika tidak harus diatur setiap saat. Alternatif lain, silinder bisa menggunakan jenis pemasangan yang diatur, yang bisa diubah dengan menggunakan perlengkapan yang cocok pada prinsip konstruksi modul. Alasan ini adalah penyederhanaan yang penting sekali dalam penyimpanan, lebih khusus lagi dimana silinder pneumatik dengan jumlah besar digunakan seperti halnya silinder dasar dan bagian pemasangan dipilih secara bebas membutuhkan untuk disimpan.
Pemasangan silinder dan kopling batang piston harus digabungkan dengan hati-hati pada penerapan yang relevan, karena silinder harus dibebani hanya pada arah aksial. Secepat gaya dipindahkan ke sebuah mesin, secepat itu pula tekanan terjadi pada silinder. Jika sumbu salah gabung dan tidak segaris dipasang, tekanan bantalan pada tabung silinder dan batang piston dapat diterima. Sebagai akibatnya adalah :
· Tekanan samping yang besar pada bantalan silinder memberikan indikasi bahwa pemakaian silinder meningkat.
· Tekanan samping pada batang piston akan mengikis bantalan
· Tekanan tidak seimbang pada seal piston dan batang piston.
Tekanan samping ini sering mendahului faktor pengurangan perawatan silinder yang sudah direncanakan sebelumnya. Pemasangan bantalan silinder yang dapat diatur dalam tiga dimensi membuat kemungkinan untuk menghindari tekanan bantalan yang berlebihan pada silinder. Momen bengkok yang akan terjadi selanjutnya dibatasi oleh penggesekan yang bergeser pada bantalan. Ini bertujuan bahwa silinder diutamakan bekerja hanya pada tekanan yang sudah direncanakan, sehingga bisa mencapai secara maksimum perawatan yang sudah direncanakan.
Gambar di bawah menunjukkan cara pemasangan silinder.

http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_14-nov-03-2036.gif

1.3.4 Kegunaan
Silinder pneumatik telah dikembangkan pada arah berikut :
· Kebutuhan penyensoran tanpa sentuhan (menggunakan magnit pada piston untuk mengaktifkan katup batas /limit switch dengan magnit )
· Penghentian beban berat pada unit penjepitan dan penahan luar tiba-tiba.
· Silinder rodless digunakan dimana tempat terbatas.
· Alternatif pembuatan material seperti plastik
· Mantel pelindung terhadap pengaruh lingkungan yang merusak, misalnya sifat tahan asam
· Penambah kemampuan pembawa beban.
· Aplikasi robot dengan gambaran khusus seperti batang piston tanpa putaran, batang piston berlubang untuk mulut pengisap.
1.3.5 Macam-Macam Silinder Kerja Ganda
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_16-nov-03-2039.gif

1.3.5.1 Silinder Dengan Peredam Diakhir Langkah
Jika silinder harus menggerakkan massa yang besar, maka dipasang peredam di akhir langkah untuk mencegah benturan keras dan kerusakan silinder. Sebelum mencapai posisi akhir langkah, peredam piston memotong langsung jalan arus pembuangan udara ke udara bebas. Untuk itu disisakan sedikit sekali penampang pembuangan yang umumnya dapat diatur. Sepanjang bagian terakhir dari jalan langkah , kecepatan masuk dikurangi secara drastis.
Jangan sekali-sekali menutup baut pengatur secara penuh sebab akan mengakibatkan batang piston tidak dapat mencapai posisi akhir gerakannya. Pada gaya yang sangat besar dan percepatan yang tinggi, harus dilakukan upaya pengamanan khusus. Pasanglah peredam kejut luar untuk memperkuat daya hambat.
Konstruksi silinder kerja ganda dengan bantalan udara sebagai berikut :
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_17-nov-03-2041.gif

1.4 Karakteristik Silinder
Karakteristik penampilan silinder dapat ditentukan secara teori atau dengan data-data dari pabriknya. Kedua metode ini dapat dilaksanakan, tetapi biasanya untuk pelaksanaan dan penggunaan tertentu, data-data dari pabriknya adalah lebih menyakinkan.
1.4.1 Gaya Piston
Gaya piston yang dihasilkan oleh silinder bergantung pada tekanan udara, diameter silinder dan tahanan gesekan dari komponen perapat. Gaya piston secara teoritis dihitung menurut rumus berikut :
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_18-nov-03-2047.gif
Untuk silinder kerja tunggal :
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_19-nov-03-2048.gif
Untuk silinder kerja ganda :
Langkah Maju :
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_20-nov-03-2049.gif
langkah mundur:
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_21-nov-03-2051.gif
Keterangan :
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_22-nov-03-2052.gif

Pada silinder kerja tunggal, gaya piston silinder kembali lebih kecil daripada gaya piston silinder maju karena pada saat kembali digerakkan oleh pegas . Sedangkan pada silinder kerja ganda, gaya piston silinder kembali lebih kecil daripada silinder maju karena adanya diameter batang piston akan mengurangi luas penampang piston. Sekitar 3 - 10 % adalah tahanan gesekan. Berikut ini adalah gaya piston silinder dari berbagai ukuran pada tekanan 1 - 10 bar.

http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_23-nov-03-2054.gif

Silinder pneumatik tahan terhadap beban lebih. Silinder pneumatik dapat dibebani lebih besar dari kapasitasnya. Beban yang tinggi menyebabkan silinder diam .

1.4.2 Kebutuhan Udara
Untuk menyiapan udara dan untuk mengetahui biaya pengadaan energi, terlebih dahulu harus diketahui konsumsi udara pada sistem. Pada tekanan kerja, diameter piston dan langkah tertentu, konsumsi udara dihitung sebagai berikut :

http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_24-nov-03-2057.gif

Untuk mempermudah dan mempercepat dalam menentukan kebutuhan udara, tabel di bawah ini menunjukkan kebutuhan udara persentimeter langkah piston untuk berbagai macam tekanan dan diameter piston silinder.
Tabel : Kebutuhan udara silinder pneumatik persentimeter langkah dengan fungsi tekanan kerja dan diameter piston.
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_25-nov-03-2103.gif

Kebutuhan udara dihitung dengan satuan liter/menit (l/min) sesuai dengan standar kapasitas kompresor. Kebutuhan udara silinder sebagai berikut :
http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_26-nov-03-2105.gif

Keterangan :

http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_27-nov-03-2106.gif

1.4.3 Kecepatan Piston
Kecepatan piston rata-rata dari silinder standar berkisar antara 0,1-1,5 m/s (6 - 90 m/min). Silinder khusus dapat mencapai kecepatan 10 m/s. Kecepatan silinder pneumatik tergantung :
· beban ( gaya yang melawan silinder ),
· tekanan kerja,
· diameter dalam dan panjang saluran antara silinder dan katup kontrol arah,
· ukuran katup kontrol arah yang digunakan.
Kecepatan piston dapat diatur dengan katup pengontrol aliran dan dapat ditingkatkan dengan katup pembuang cepat yang dipasang pada sistem kontrol tersebut. Kecepatan rata-rata piston tergantung dari gaya luar yang melawan piston (beban) dan ukuran lubang aliran dapat dilihat seperti pada tabel berikut :

http://maswie2000.files.wordpress.com/2007/11/screenhunter_28-nov-03-2107.gif

1.4.4 Langkah Piston
Langkah silinder pneumatik tidak boleh lebih dari 2 m, sedangkan untuk silinder rodless jangan lebih dari 10 m. Akibat langkah yang panjang, tekanan mekanik batang piston dan bantalan menjadi terlalu besar. Untuk menghindari bahaya tekanan, diameter batang piston pada langkah yang panjang harus sedikit lebih besar.

PERCOBAAN I



1.Judul : Analisa Transient Sistem Dengan Menggunakan Matlab
2. Tujuan
(a)Mempelajari penggunaan Matlab untuk melihat response transient dari suatu sistem
(b)Mempelajari dan melihat kinerja transient dari suatu sistem

3. Prinsip Dasar
3.1. Matlab
Matlab adalah suatu program untuk menyelesaikan perhitungan-perhitungan ilmiah maupun teknik secara numerik. Matlab dibuat oleh Math Work Inc, dan disediakan dalam berbagai versi untuk berbagai jenis komputer, baik dalam versi DOS, Window, Unix, dan sebagainya. Selain itu, matlab juga dikendalikan oleh comand-comand tertentu sehingga dapat diprogram dengan menggunakan teknik-teknik khusus yang berbasis matrik untuk menyelesaikan suatu persoalan. Olehkarenanya program didalam matlab tidak sesulit dan serumit program bahasa lainnya, dan solusinya mirip/sesuai dengan yang dikerjakan secara matematis.
Matlab menyediakan beberapa tool box, salah satunya adalah control system tool box. Dalam control system tool box ini terdapat lebih dari 40 fungsi untuk menganalisis teknik control, dan dalam praktikum ini akan digunakan fungsi-fungsi tersebut untuk melihat response transient suatu sistem.
Karena matlab merupakan teknik pemograman yang berbasis matrik, maka penulisan datanya dalam bentuk matrik yang dinyatakan dalam tanda [ ]. Untuk vektor baris, bilangan-bilangannya dipisahkan dengan tanda blank atau koma, sedangkan untuk vektor kolom, bilangan-bilangannya dipisahkan dengan titik koma.
Contoh :
Penulisan vektor baris :
X=[1 3 4 5] atau X=[1,3,4,5]

Hasilnya adalah :
X=
1 3 4 5
Penulisan vektor kolom :
X=[1;3;4;5]
Hasilnya adalah :
X=
1
3
4
5
Penulisan matrik 3x3 :
X=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]

Hasilnya adalah :
X=
1 2 3
4 5 6
7 8 9

3.2. Respon Transient

Suatu sistem yang mendapat masukan, akan mengalami keadaan transient (peralihan) sebelum mencapai keadaan setimbang yang baru. Pada saat keadaan transient tersebut, maka sistem berada dalam keadaan yang perlu diwaspadai, karena sistem tersebut akan mudah jatuh ke keadaan tidak-stabil. Karena itu, keadaan transient merupakan fenomena yang secara serius diperhatikan bagi pengamat dan perancang sistem kontrol, apapun jenis sistemnya.
Dengan mengamati keadaan transient, maka akan dapat diketahui dua hal, yaitu :
1.Karakteristik sistem atau kinerja peralihan (system performance)
2.Dapat merancang kontroler yang sesuai dengan keadaan peralihan tersebut, apabila kriteria-kriteria perancangannya dinyatakan dengan jelas secara kwantitatif.
Untuk melihat tanggapan peralihan (response transient) dari suatu sistem, umumnya jenis masukan (input) yang diberikan kepada sistem ada 2, yaitu :
1. Masukan Tangga Satuan (Unit Step Function)
(t) = 1 (t >0)
= 0 (t yang lain)

2. Masukan Impulse Satuan (Unit Impulse Function)
= 0 ( t yang lain)
3.2.1. Sistim Orde Satu
Gambar 1.1. Rangkaian RC

Persamaan matematika dari rangkaian listrik pada gambar 1.1 setelah di laplacekan dengan semua kondisi awal sama dengan nol adalah :
Untuk melihat transient response dari sistem orde satu tersebut dengan menggunakan matlab jika input-nya (Vi) adalah unit step function, dapat digunakan program matlab sebagai berikut :
num= 1;
den=[0.02 1];
grid
step(num,den)
xlabel(‘t-det’)
ylabel(‘Vo(t)’)
title(‘unit-step response of H(S)=1/0.02S+1’)
Hasilnya adalah :
















Gambar 1.2. Response Transient sistem orde 1 Input Unit-Step Function
Untuk melihat transient response dari sistem orde satu tersebut dengan menggunakan matlab jika input-nya (Vi) adalah unit impulse function, dapat digunakan program matlab sebagai berikut :
num= 1;
den=[0.02 1];
grid
impulse(num,den)
xlabel(‘t-det’)
ylabel(‘Vo(t)’)
title(‘unit-impulse response of H(S)=1/0.02S+1’)

Hasil response transient-nya adalah :














Gambar 1.3. Response Transient sistem orde 1 Input Unit-Impulse Function

3.2.2. Sistem Orde 2
Jika suatu sistem orde dua mempunyai fungsi alih sebagai berikut:



Maka untuk melihat transient response dari sistem orde dua tersebut dengan input unit step function, dapat digunakan program matlab. Penulisan program untuk melihat response transientnya dalam matlab adalah sebagai berikut :
num=[25];
den=[1 6 25];
t=0:0.02:2;
c=step(num,den,t);
plot(t,c)
Xlabel(‘t-det’)
Ylabel(‘c(t)’)
Grid
Title(‘unit-step response of H(s)=25/s^2+6s+25’)

Hasilnya adalah :



Gambar 1.4. Response Transient sistem orde 2 Input Unit-Step Function



Sedangkan jika inputnya adalah unit-impulse function, maka program matlab yang digunakan sama dengan program matlab diatas, hanya inputnya saja yang digantikan menjadi :
step(num,den)

Hasil response transient dari sistem orde dua untuk input unit-impulse function adalah seperti pada gambar 1.5.




















Gambar 1.5. Response Transient sistem orde 2 Input Unit-Impulse Function

3.3. Kinerja Peralihan
Untuk mengetahui ukuran kinerja peralihan dari suatu sistem dengan input unit-step function, maka perlu memperhatikan hal-hal berikut ( response-nya terlihat pada gambar 6.6 ) :
Waktu tunda (Delay time), td
Waktu yang diperlukan oleh response untuk mencapai ½ dari tanggapan akhir
Waktu naik (Rise time), tr
Waktu yang diperlukan oleh response untuk naik dari 10-90 %,5-95 %, atau 0-100 %.
Waktu puncak (peak time), tp
Waktu yang diperlukan oleh response untuk mencapai puncak lewatan pertama kali
(Persen) lewatan maksimum, Mp
harga puncak maksimum dari response yang diukur dari satu. Bila keadaan tunak tidak sama dengan satu, maka biasanya digunakan persen lewatan maksimum, dengan rumus:

Besarnya % lewatan maksimum secara langsung menunjukkan kestabilan relatif dari suatu sistem.

Gambar 1.6 Respon Sistem dengan Input Unit-Step Function
Ukuran kinerja peralihan dari sistem orde 2 dengan transient response seperti pada gambar 1.4 adalah sebagai berikut :

- Peak time : 0.791
- Delay time : 0.273
- Settling time : 1.19
- Rise time : 0.371
- Persen overshoot : 9.47 %
4. Alat-alat yang dibutuhkan
Personal Computer : 1
Software Matlab : 1

5. Prosedur dan Rangkaian Percobaan
1.Tentukan response transient dari suatu sistem yang mempunyai fungsi alih sebagai berikut :
G(S) =
Input dari sistem tersebut unit step function.
Gambarkan response transient sistem tersebut dan analisa kinerja peralihannya?.

2.Tentukan response transient dari sistem dibawah ini jika diketahui R=20 k , C = 1  F, semua kondisi awal =0, Vi = input unit step function, dan Vo = output.

3.Tentukan response transient dari sistem dibawah ini, jika diketahui M=20 gr-det2/cm, D=40 gr-det/cm, dan k=24 gr/cm, dimana semua kondisi awal = 0, f = input unit impulse function, dan X=output



4.Jika diketahui fungsi transfer dari suatu sistem adalah :
G(s) =
Gambarkan response sistem tersebut dengan input :
b.unit step function
c.unit impulse function


5. Bagaimana response transient dari sistem dengan fungsi alih :
G(s)=

Jika inputnya unit step function. Tentukan juga kinerja peralihannya (peaktime, rise time, settling time, dan persen overshoot) dari sistem tersebut.

6. Tentukan response transient dari sistem dibawah ini, jika diketahui R1 = 4 ohm, R2 = 2 ohm, dan L = 2 henry, dimana semua kondisi awal = 0, Vi = input unit step function, dan Vo = output
7. Sistem pada gambar dibawah adalah system pengaturan proses untuk mengatur laju aliran yang keluar dari tangki (Q(t)).

Jika luas penampang tangki 1 dan 2 diketahui besarnya 10 ft2, dan 8 ft2. Sedangkan tahanan saluran pipa tangki 1 dan 2 adalah 4 det/ft2, dan 2 det/ft2, serta laju aliran yang masuk kedalam tangki 1 (u(t)) adalah 0.25 ft3/det. Tentukan response transient dari laju aliran yang keluar dari tangki 2?. Tentukan pula kinerja peralihannya.

6. Pertimbangan Hasil-hasil
(a)Apa fungsi dari kinerja peralihan pada suatu sistem?
(b)Gambarkan response peralihan dari setiap percobaan dengan perhitungan analitik, dan bandingkan hasilnya dengan hasil percobaan mengunakan matlab, serta buatlah diskusi.