Rabu, 12 Oktober 2011

Elektronika dan instrumentasi

Elektronika dan Instrumentasi merupakan cabang ilmu/ rekayasa yang menggabungkan antara pengetahuan elektronika dan instrumentasi yang diperlukan dalam suatu industri. Dalam bidang industri, pengetahuan elektronika sangat diperlukan untuk mendukung sistem pengukuran dan pengontrolan instrumentasi dari industri yang dikendalikan. Di dalam suatu industri kimia, misalnya, bermacam-macam reaksi kimia harus diukur dan dikendalikan baik suhu, volume campuran bahan, tekanan, derajad keasaman, dan lain-lainnya. Sementara pada industri baja dan logam, suhu yang tinggi harus diukur secara tepat dengan menggunakan alat pengukur elektronik untuk bisa mengendalikan pengepresan logam pada ketebalan yang diinginkan. Pada umumnya, peralatan pengukuran atau alat pengukur secara elektronik ini merupakan bagian dasar instrumentasi yang dipakai pada hampir semua bidang industri.

Bidang elektronika dan instrumentasi ini, tidak hanya diaplikasikan untuk industri kimia dan industri baja semata, tetapi diperlukan juga untuk pabrik mobil, pabrik gula, pabrik kertas, pabrik pemrosesan makanan, untuk instrumentasi kedokteran, dan untuk pabrik pembuatan alat-alat elektronik itu sendiri (seperti pabrik pembuatan telepon genggam, pabrik pembuatan chip/ sirkuit terpadu, pabrik pembuatan komputer, dsb). Bentuk variable fisis (fisika) dan kimia yang dipakai untuk dasar kendali dalam bidang instrumentasi ini meliputi:
- suhu
- tekanan
- kecepatan aliran
- ketinggian cairan
- kepadatan benda dan kekentalan (viskositas) cairan di pabrik gula, misalnya
- radiasi panas untuk suhu tinggi di pabrik baja
- arus listrik, tegangan listrik, frekuensi
- induktansi, kapasitansi
- dll.

Tranduser di bagian Input
-          Analog : Termokopel, termistor, strain gauge, saklar, mikrofon, NTC
-          Digital : Pengubah analog-ke-digital (ADC), Pengubah digital-ke-analog (DAC), Atmel AVR


Bagian sistem kendali
- Rangkaian elektronika sebagai bagian utama (pemrosesan)
- Pengontrol PID (PID controller) atau PLC
- Mikrokontroler
- Belajar mikrokontroler

Instrumen yang dikontrol di bagian Output
- Analog : Pneumatik, Tegangan listrik, Arus listrik, Motor, speaker
- Digital : Fieldbus, Modbus, Profibus, Ethernet, DAC, Motor Step


Komponen elektronik


Komponen Elektronika biasanya sebuah alat berupa benda yang menjadi bagian pendukung suatu rangkaian elektronik yang dapat bekerja sesuai dengan kegunaannya. Mulai dari yang menempel langsung pada papan rangkaian baik berupa PCB, CCB, Protoboard maupun Veroboard dengan cara disolder atau tidak menempel langsung pada papan rangkaian (dengan alat penghubung lain, misalnya kabel).

Komponen elektronika ini terdiri dari satu atau lebih bahan elektronika, yang terdiri dari satu atau beberapa unsur materi dan jika disatukan, dipanaskan, ditempelkan dan sebagainya akan menghasilkan suatu efek yang dapat menghasilkan suhu atau panas, menangkap atau menggetarkan materi, mengubah arus, tegangan, daya listrik dan lainnya.

Pencampuran bahan dasar
Agar semakin baik, bahan-bahan elektronika tersebut juga harus semakin memiliki kesempurnaan dalam mengolah atau mencampurkannya. Namun ada beberapa bahan elektronika yang jika dicampur tidak terbaur dengan sempurna, karena disebabkan kedua bahan tersebut mempunyai perbedaan senyawa atau materi.

Sedangkan para ilmuwan mengetahui bahwa jika bahan-bahan tersebut dapat tercampur atau dikombinasikan dengan lebih baik maka akan menghasilkan bahan-bahan elektronika baru yang lebih akurat, lebih baik serta lebih kecil ukurannya sehingga memenuhi karateristik komponen elektronika untuk masa depan yang lebih canggih. Misalnya dengan campuran yang sedikit saja sesama bahan-bahan dasar tersebut, sudah dapat bekerja dan memiliki kemampuan yang lebih baik daripada komponen-komponen sebelumnya. Sehingga bahan-bahan dasar tersebut dapat digabungkan terus-menerus antara bahan yang satu dengan bahan lainnya namun tetap mengacu kepada ukuran yang lebih kecil seperti yang diinginkan para ilmuwan elektronika pada abad ini.

Teknologi ruang angkasa
Namun untuk mencampurkan bahan-bahan dasar elektronika tadi secara lebih baik agar dapat menghasilkan komponen yang lebih canggih kemampuannya sangatlah sulit, inilah yang menjadi sebuah tantangan untuk ilmuwan ahli fisika dan kimia dewasa ini. Para ilmuwan mengetahui bahwa gaya gravitasi adalah salah satu faktor penghalang materi, atom ataupun molekul tersebut untuk menyatu. Maka para ilmuwan pada zaman modern ini mulai memandang ke angkasa dan melirik pada pesawat luar angkasa.

Akhirnya, zaman ruang angkasa dimulai, teknologi elektronika dewasa ini telah memerlukan pesawat ulang alik. Dengan pesawat itu pula dapat mengantarkan para astronot menuju stasiun luar angkasa selain itu disana mereka juga dapat bekerja lebih leluasa. Dengan keadaan tanpa bobot atau tanpa grafitasi itulah ternyata bahan-bahan elektronika semakin mudah untuk dicampur dengan hasil yang lebih sempurna. Dewasa ini banyak ditemukan bahan-bahan elektronika yang pada saat tidak ada gravitasi di ruang angkasa dapat tercampur dengan lebih baik dan lebih mudah, tidak seperti pada saat di bumi. Setelah tercampur lalu bahan-bahan tersebut dibawa kembali ke Bumi untuk kemudian diproses lebih lanjut.

Maka dengan semakin majunya perkembangan teknologi dari tahun ke tahun bahkan dari hari ke hari, komponen elektronika tersebut juga menjadi semakin canggih dibanding hasil buatan sebelumnya dan tetap mengusahakan ukuran yang semakin kecil baik dari segi bentuk maupun fisiknya serta mulai merambah pula kepada teknologi nano (nano technology).
 
Daftar komponen elektronik
Sejalan dengan kemajuan teknologi itulah maka komponen-komponen elektronika tersebut juga akan semakin banyak ragam jenisnya mulai dari bentuk fisik, turunan jenis dan karateristiknya.
 

Elektronika


Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam suatu alat seperti komputer, peralatan elektronik, termokopel, semikonduktor, dan lain sebagainya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari ilmu fisika, sementara bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektroniknya adalah bagian dari teknik elektro, teknik komputer, dan ilmu/teknik elektronika dan instrumentasi.

Alat-alat yang menggunakan dasar kerja elektronika ini biasanya disebut sebagai peralatan elektronik (electronic devices). Contoh peralatan/ piranti elektronik ini: Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube, CRT), radio, TV, perekam kaset, perekam kaset video (VCR), perekam VCD, perekam DVD, kamera video, kamera digital, komputer pribadi desk-top, komputer Laptop, PDA (komputer saku), robot, smart card, dll.

Komponen pasif :
-         -   Resistor atau tahanan
-          - Kapasitor atau kondensator
-          - Induktor atau kumparan
-          - Transformator

Komponen aktif
·         - Dioda 
-          Dioda cahaya
-          Dioda foto
-          Dioda laser
-          Diode Zener
-          Dioda Bridge
-          Dioda Schottky

·         - Transistor 
-          Transistor efek medan
-          Transistor bipolar
-          Transistor IGBT
-          Transistor Darlington
-          Transistor foto


Sensor dan aktuator elektromekanik
-          -Mikrofon
-          -Speaker
-          -Strain gauge
-          -Saklar
-          -Termistor
-          -MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)

Sirkuit Analog
-         -  Penguat
-          -Penguat operasi (Operational Amplifier) termasuk umpanbalik negatif
-          -Girator

Sirkuit Digital
-          -Gerbang logika
-          -(DL, RTL, RTL, DTL, TTL, ECL, CMOS, NMOS, HMOS)
-          -Flip-flop
-          -Penghitung biner (Inggris: counter)
-          -Register
-          -Multiplekser (MUX) dan DEMUX
-          -Penjumlah biner (Adder), pengurang biner & Pengganda biner (Multiplier)
-          -Mikroprosesor
-          -Mikrokontroler
-          -ADC, DAC, Atmel AVR‎
-          -Pemroses sinyal digital (DSP)
-          -FPGA (Field-Programmable Gate Array), ASIC, FPAA, Embedded-FPGA, CPLD
-          -Semua jenis komputer digital: komputer super, mainframe, komputer mini, komputer pribadi desktop, laptop, PDA, Smart card, telepon pintar, dll

Alat ukur voltmeter digital yang sedang mengukur rangkaian prototaip nya
-         --Alat ukur
-          -Ohm-meter
-          -Amper-meter
-          -Voltmeter
-          -Multimeter
-          -Multitester Analog/Digital
-          -Oscilloscope
-          -Generator fungsi
-          -Digital Signal Analyzer
-          -Spectrum meter