teknik otomasi industri smk jilid 3

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