Agus Putranto dkk
TEKNIK OTOMASI INDUSTRI SMK JILID 3
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional
Hak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasional Dilindungi Undang-undang
TEKNIK OTOMASI INDUSTRI Untuk SMK
JILID 3 Penulis
: Agus Putranto Abdul Mukti Djoko Sugiono Syaiful Karim Arie Eric Rawung Sodikin Susa’at Sugiono
Perancang Kulit
: TIM
Ukuran Buku
:
PUT t
18,2 x 25,7 cm
PUTRANTO, Agus Teknik Otomasi Industri untuk SMK Jilid 3 /oleh Agus Putranto, Abdul Mukti, Djoko Sugiono, Syaiful Karim, Arie Eric Rawung, Sodikin Susa’at, Sugiono ---- Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional, 2008. xii, 232 hlm Daftar Pustaka : LAMPIRAN A. Glosarium : LAMPIRAN B. ISBN : 978-979-060-089-8 ISBN : 978-979-060-092-8
Diterbitkan oleh
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional
Tahun 2008
iii KATA SAMBUTAN Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, pada tahun 2008, telah melaksanakan penulisan pembelian hak cipta buku teks pelajaran ini dari penulis untuk disebarluaskan kepada masyarakat melalui website bagi siswa SMK. Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan Standar Nasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK yang memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 12 tahun 2008. Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada seluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas oleh para pendidik dan peserta didik SMK di seluruh Indonesia. Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada Departemen Pendidikan Nasional tersebut, dapat diunduh (download), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat. Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Dengan ditayangkannya soft copy ini akan lebih memudahkan bagi masyarakat untuk mengaksesnya sehingga peserta didik dan pendidik di seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini. Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Selanjutnya, kepada para peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapat memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan.
Jakarta, 17 Agusutus 2008 Direktur Pembinaan SMK
iv
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Alloh, dengan tersusunnya buku Teknik Otomasi Industri ini semoga dapat menambah khasanah referensi khususnya di bidang tekologi industri yang akhir-akhir ini mulai berkembang di Indonesia. Isi buku ini sengaja disajikan secara praktis dan lengkap sehingga dapat membantu para siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK), mahasiswa, guru serta para praktisi industri. Teknik Otomasi Industri yang selama ini dideskripsikan secara variatif dan adaptif terhadap perkembangan serta kebutuhan berbagai kalangan praktisi industri. Penekanan dan cakupan bidang yang dibahas dalam buku ini sangat membantu dan berperan sebagai sumbangsih pemikiran dalam mendukung pemecahan permasalahan yang selalu muncul didalam disain, pengendalian / pemgontrolan suatu sistem. Oleh karena itu, buku ini disusun secara integratif antar disiplin ilmu yaitu teknik elektronika analog, elektronika daya,teknik digital, pemrograman dan elektronika daya yang saling mendukung sehingga skill yang diperlukan terkait satu dengan lainnya. Secara tuntas, kualitas maupun manajemen proses control standar yang berlaku di tingkat internasional termasuk didalam wilayah pembahasan. Tim penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu materi naskah serta dorongan semangat dalam penyelesaian buku ini. Kami sangat berharap dan terbuka untuk masukan serta kritik konstruktif dari para pembaca sehingga dimasa datang buku ini lebih sempurna dan implementatif.
Tim Penulis
vi
vii
DAFTAR ISI KATA SAMBUTAN KATA PENGANTAR DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN 1.1 PENGANTAR OTOMASI 1.2 SISTIM OTOMASI 1.3 ARSITEKTUR SISTEM 1.4 INDUSTRI PEMAKAI 1.5 SISTEM KONTROL INDUSTRI
iii v vii
1
4 5 8 8
BAB II PENGETAHUAN DASAR OTOMASI INDUSTRI 2.1 PENGETAHUAN LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 2.1.1 2.1.1.1. 2.1.1.2. 2.1.1.3. 2.1.1.4. 2.1.1.5. 2.1.1.6. 2.1.1.7. 2.1.1.8. 2.1.2. 2.1.2.1. 2.1.2.2. 2.1.2.3. 2.1.2.4. 2.1.2.5. 2.1.2.6. 2.1.2.7. 2.1.2.8. 2.1.2.9. 2.1.3. 2.1.3.1. 2.1.3.2. 2.1.3.3. 2.1.4. 2.1.4.1. 2.1.4.2. 2.1.4.3. 2.1.4.4. 2.1.4.5. 2.1.5. 2.1.5.1. 2.1.5.2.
BESARAN DAN SATUAN SISTIM SATUAN SATUAN – SATUAN AWALAN SATUAN DAFTAR AWALAN SATUAN SATUAN DASAR : SATUAN TAMBAHAN SATUAN TURUNAN SATUAN-SATUAN DALAM TEKNIK LISTRIK STRUKTUR BAHAN ATOM DAN MUATAN LISTRIK Q MUATAN ELEKTRON PENGHANTAR ARUS DALAM LOGAM PENGHANTAR ARUS DALAM ZAT CAIR PERISTIWA ATOM: PEMBENTUKAN ION DALAM LARUTAN ENCER PENGHANTAR ARUS DALAM GAS IONISASI PELEPASAN GAS SUMBER LISTRIK TEGANGAN LISTRIK ARUS LISTRIK KESEIMBANGAN MUATAN LISTRIK PEMBANGKIT TEGANGAN PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN INDUKSI PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN TENAGA KIMIA PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN TENAGA PANAS PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN TENAGA CAHAYA PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN PIEZO ELEKTRIK RANGKAIAN LISTRIK TENAGA LISTRIK LISTRIK DALAM RANGKAIAN TERTUTUP
11 11 11 11 12 13 13 13 14 16 16 16 17 18 18 20 20 21 21 22 22 23 24 26 26 26 27 27 27 28 28 28
viii
2.1.5.3. 2.1.6. 2.1.6.1. 2.1.6.2. 2.1.6.3. 2.1.6.4. 2.1.6.5. 2.1.6.6. 2.1.6.7. 2.1.6.8. 2.1.6.9. 2.1.6.10. 2.1.6.11. 2.1.7. 2.1.7.1. 2.1.7.2. 2.1.7.3. 2.1.7.4. 2.1.7.5. 2.1.7.6. 2.1.8. 2.1.8.1. 2.1.8.2. 2.1.8.3. 2.1.8.4. 2.1.8.5. 2.1.8.6. 2.1.8.7. 2.1.8.8. 2.1.8.9. 2.1.9. 2.1.9.1. 2.1.9.2. 2.1.9.3. 2.1.9.4. 2.1.9.5. 2.1.9.6. 2.1.9.7. 2.1.9.8. 2.1.9.9. 2.1.9.10. 2.1.10. 2.1.10.1. 2.1.10.2. 2.1.10.3. 2.1.10.4. 2.1.10.5. 2.1.10.6. 2.1.10.7. 2.1.10.8.
USAHA ARUS LISTRIK ELEKTROLISA PERISTIWA KIMIA LISTRIK PELAPISAN BAHAN USAHA LISTRIK DALAM PROSES ELEKTROLISA DAYA MEKANIK DALAM PROSES ELEKTROLISA KONVERSI DAYA MEKANIK PROSES PENYEPUHAN LOGAM TUJUAN PENYEPUHAN CARA MENDAPATKAN LOGAM MURNI DAYA LARUTAN URUTAN TEGANGAN KIMIA LISTRIK POLARISASI ELEKTROLISA ELEMEN GALVANIS PASANGAN GALVANIS SISTIM ELEKTROKIMIA PERBANDINGAN SIFAT PENGISIAN DAN PENGOSONGAN LISTRIK DAYA GUNA AKKUMULATOR KOROSI TAHANAN LISTRIK ( R ) TAHANAN DAN NILAI HANTAR TAHAN JENIS ρ KODE WARNA TAHANAN TAHANAN STANDARD IEC JENIS TAHANAN TAHANAN FUNGSI SUHU DAN FUNGSI CAHAYA PERUBAHAN TAHANAN FAKTOR PERUBAHAN TAHANAN TOLERANSI TAHANAN PEMBAGI ARUS DAN TEGANGAN HUKUM OHM HUKUM KIRCHOFF HUKUM KIRCHOF II ANALISA PERCABANGAN ARUS ANALISA ARUS LOOP HUBUNGAN SERI PEMBAGIAN TEGANGAN RUGI TEGANGAN DALAM PENGHANTAR PEMBEBANAN SUMBER HUBUNGAN JAJAR. PENGUKURAN RANGKAIAN HUBUNGAN JEMBATAN HUBUNGAN CAMPURAN HUBUNGAN JEMBATAN ARUS SEARAH JEMBATAN BERSETIMBANG PEMBAGI TEGANGAN BERBEBAN HUBUNGAN CAMPURAN BERBEBAN HUBUNGAN DENGAN POTENSIOMETER PARAREL SUMBER BERBEBAN
30 31 31 31 32 34 34 36 36 36 38 38 40 41 41 44 44 45 46 46 47 47 48 49 51 52 54 56 57 58 59 59 63 66 68 69 69 70 73 74 75 78 79 80 81 82 83 83 85 86
ix
2.1.10.9. 2.1.10.10. 2.1.11.11. 2.1.11. 2.1.11.1. 2.1.11.2. 2.1.11.3. 2.1.11.4. 2.1.11.5. 2.1.11.6. 2.1.11.7. 2.1.11.8.
RANGKAIAN SUMBER CAMPURAN DAYA LISTRIK DAYA GUNA(EFISIENSI) PANAS LISTRIK TEMPERATUR PENGUKURAN TEMPERATUR SKALA TERMOMETER KWALITAS DAN KAPASITAS PANAS KONVERSI BESARAN DAN SATUAN USAHA KONVERSI BESARAN DAN SATUAN DAYA DAYA GUNA EFISIENSI PERPINDAHAN PANAS
86 88 90 91 91 92 92 93 97 97 99 100
2.2 KOMPONEN LISTRIK DAN ELEKTRONIKA 2.2.1. 2.2.1.1. 2.2.1.2. 2.2.1.3. 2.2.1.4. 2.2.1.5. 2.2.1.6. 2.2.1.7. 2.2.1.8. 2.2.1.9. 2.2.2 2.2.2.1. 2.2.2.2. 2.2.2.3. 2.2.2.4. 2.2.2.5. 2.2.2.6. 2.2.2.7. 2.2.3 2.2.3.1. 2.2.3.2. 2.2.3.3. 2.2.3.4. 2.2.4. 2.2.4.1. 2.2.4.2. 2.2.5. 2.2.6. 2.2.7 2.2.7.1. 2.2.7.2. 2.2.7.3. 2.2.7.4. 2.2.7.5. 2.2.8
KONDENSATOR KUAT MEDAN LISTRIK DIELEKTRIKUM PERMITIFITAS LISTRIK PENGARUH ELEKTROSTATIK KAPASITAS KONDENSATOR / KAPASITOR ENERGI TERSIMPAN PADA KONDENSATOR SIFAT HUBUNGAN KONDENSATOR RANGKAIAN PARAREL : RANGKAIAN SERI ( DERET ) KEMAGNETAN KEKUATAN MAGNET TEORI WEBER. TEORI AMPERE. SIFAT MEDAN MAGNET RANGKAIAN MAGNET BESARAN MAGNET FLUKSI MAGNET DIODA DASAR PEMBENTUKAN DIODA DIODA ZENNER SIFAT DASAR ZENNER KARAKTERISTIK ZENNER DIODA VARACTOR BIAS BALIK, KAPASITANSI PERSAMBUNGAN BIAS MAJU , KAPASITANSI PENYIMPANAN DIODA SCHOTTKY DIODA TUNNEL TRANSISTOR PROSES PEMBUATAN PENGARUH TEMPERATUR KURVA KARAKTERISTIK PENENTUAN RUGI HUBUNGAN DASAR TRANSISTOR TRANSISTOR EFEK MEDAN ( FET )
104 105 106 107 111 114 115 117 118 118 119 119 120 120 121 121 124 126 141 141 142 144 146 156 156 158 159 162 164 165 167 167 170 178 183
x
2.2.8.1. 2.2.8.2. 2.2.8.3. 2.2.8.4. 2.2.8.5. 2.2.8.6. 2.2.8.7. 2.2.8.8. 2.2.9. 2.2.9.1. 2.2.9.2. 2.2.10. 2.2.11 2.2.11.1 2.2.11.2 2.2.11.3 2.2.11.4
PARAMETER JFET ANALISA RANGKAIAN FET KONFIGURASI-KONFIGURASI RANGKAIAN JFET FET SEBAGAI PENGUAT FET SEBAGAI SAKLAR DAN MULTIVIBRATOR BIAS MOSFET D-MOSFET E MOSFET UNI JUNCTION TRANSISTOR SIFAT DASAR UJT PRINSIP KERJA UJT SEBAGAI OSCILATOR DIODA AC OPERASIONAL AMPLIFIER PENGENALAN OP-AMP PENGUAT BEDA DAN KASKADE INTERPRETASI DATA DAN KARAKTERISTIK OPAMP RANGKAIAN APLIKASI OPAMP
191 196 199 201 201 203 204 207 225 226 230 231 235 235 250 289 288
BAB III DASAR TEKNIK DIGITAL 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9
ALJABAR BOOLEAN OPERASI LOGIKA DASAR AND, OR DAN NOT OPERASI LOGIKA KOMBINASI NAND, NOR DAN EXCLUSIVE OR MULTIPLEKSER DEKODER FLIP -FLOP MEMORY REGISTER GESER COUNTER
313 313 315 317 318 318 323 325 331
BAB IV DASAR ELEKTRONIKA DAYA 4.1 4.2 4.3 4.4.
SEJARAH ELEKTRONIKA DAYA PENGERTIAN DAN PRINSIP KERJA KOMPONEN ELEKTRONIKA DAYA CONTOH RANGKAIAN ELEKTRONIKA DAYA
335 335 339 348
BAB V PENGUKURAN, PENGENDALI (KONTROL) DAN PENGATURAN 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
DEFENISI SENSOR PERANCANGAN KONTROLER KONTROLER LOGIKA FUZZY AKTUATOR
359 360 372 384 414
BAB VI SISTIM MIKROKOMPUTER 6.1 6.2
ARITMATIKA KOMPUTER MODE OPERASI KOMPUTER
439 453
xi
BAB VII MIKROPROSESOR Z-80 7.1
MIKROPROSESSOR Z-80
475
BAB VIII MIKROKONTROLER 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10 8.11 8.12 8.13 8.14 8.15
MIKROKONTROLLER 68HC11F1 MODE OPERASI DAN DESKRIPSI SINYAL MEMORY, KONTROL DAN REGISTER STATUS PORT INPUT/OUTPUT CHIP SELECTS RESET, INTERRUPTS DAN LOW POWER MODES PROGRAMMABLE TIMER EEPROM SERIAL COMMUNICATION INTERFACE (SCI) SERIAL PERIPHERAL INTERFACE (SPI) ANALOG TO DIGITAL CONVERTER INFORMASI PEMROGRAMAN MODUL MIKROKONTROLLER VEDCLEMPS SOFTWARE VEDCLEMPSWIN PERMODELAN FUZZY
563 564 573 577 581 583 587 591 593 596 597 600 613 625 650
BAB IX KONTROL BERBASIS KOMPUTER 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6
MENGENAL INTEGRATED DEVELOPMENT ENVIRONMENT (IDE) VISUAL BASIC 6 PERALATAN INPUT OUTPUT MENGAKSES PORT SERIAL IMPLEMENTASI PEMROGRAMAN UNTUK APLIKASI KONTROL MELALUI PORT SERIAL MENGAKSES PORT PARALEL IMPLEMENTASI PEMROGRAMAN UNTUK APLIKASI KONTROL MELALUI PORT PARALEL LPT
LAMPIRAN A. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN B. GLOSARIUM
659 717 719 734 773 779
xii
