Selain memahami faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja robot atau sistem berbasis mikroprosesor lainnya (seperti dijelaskan pada bagian 9.9), maka perlu juga memahami prinsip kerja jalur kontrol dan lup kontrol robot, agar tindakan pemeliharaan dan perbaikan dapat dilakukan secara efisien.
1. Mengidentifikasi Blok-blok Fungsional
Kerusakan sebuah sistem kadangkala tidak terjadi pada komponenkomponen sistem, tetapi pada jalur-jalur kontrolnya. Langkah pertama yang harus dilakukan untuk melacak kerusakan ini ialah dengan mengidentifikasi blok-blok fungsional sistem. Jika blok ini tidak tersedia di dalam buku manual, maka teknisi perawatan dapat meminta bantuan seorang insinyur untuk membuat blok fungsional sistem berdasarkan informasi yang ada di dalam buku manual atau instructional book. Gambar 9.20 adalah salah satu contoh sistem pembangkit gelombang (Function Generator).
Gambar 9.20: Blok Fungsional sebuah Generator Fungsi
Sistem ini dapat dibagi menjadi 3 bagian utama:
- Bagian Pembangkit Utama
- Bagian Modulasi
- Bagian Output.
Output Generator Utama dapat dikontrol oleh Generator Modulasi, yang mempunyai rentang frekuensi antara 0.1 hingga 13 MHz, dan sweep yang dapat diatur dalam moda AM maupun FM.
Deskripsi Diagram Blok Dasar
Generator Utama bekerja berdasarkan konversi tegangan ke frekuensi.
1. Blok Pembangkit Gelombang
Gelombang Segitiga
Dibangkitkan oleh pengisian dan pengosongan kapasitor dari sebuah sumber arus konstan. Waktu yang diperlukan untuk pengisian dan pengosongan kapasitor membentuk suatu siklus yang akan menentukan frekuensi.
Gelombang Kotak
Output pembangkit gelombang segitiga dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan gelombang kotak. Output generator segitiga diumpankan ke input komparator, yang . berfungsi sebagai pembatas (limiter). Perubahan level gelombang segitiga pada input komparatoe akan menghasilkan gelombang kotak pada utput komparator.
Gelombang Sinus
Gelombang sinus didapatkan dari gelombang segitiga yang dibentuk oleh rangkaian Diode dalam Sine Shaper. Rangkaian Diode akan berfungsi sebagai beban tidak linier, yang akan mengubah atenuasi input gelombang segitiga sesuai dengan levelnya.
2. Blok Generator Modulasi
Generator Modulasi
Bagian ini dapat digunakan dalam beberapa moda:
- Modulasi Frekuensi
- Modulasi Amplitudo
- Sweep
- Pembangkitan Sinyal Letup (Burst).
Moda sweep dan modulasi frekuensi digunakan untuk menentukan frekuensi dengan cara mengontrol tegangan output dari penguat Tuning (Tuning Amplifier). Dalam moda modulasi amplitudo, sinyal utama dilewatkan melalui modulator-penyeimbang (balanced modulator), lalu dicampur dengan sinyal termodulasi, untuk menghasilkan level modulasi yang dierlukan.
3. Blok Output
Penguat Output
Penguat output mempunyai dua jalur terpisah, yaitu untuk frekuensi rendah dan untuk frekuensi tinggi. Teknik ini akan menghasilkan rentang frekuensi yang lebar dan slew rate yang tingi, untuk mempertahankan kualitas gelombang kotak dan segitiga, tanpa dipengaruhi oleh stabilitas DC dan offset yang rendah. IC Op-Amp digunakan untuk frekuensi rendah, sementara kopel-AC digunakan untuk jalur frekuensi tinggi.
Peredam Output (Output Attenuator)
Bagian ini digunakan untuk mengurangi amplitudo output dengan faktor peredaman yang dapat dipilih: 0 dB, 20 dB, 40 dB atau 60 dB.
2. Mengidentifikasi Jalur Kontrol Sederhana
Setelah mengetahui fungsi blok yang ada pada sebuah sistem, langkah berikutnya ialah mengetahui jalur kontrol dari sistem tersebut.
1. Jalur Kontrol Linier
Jalur kontrol linier merupakan sederet blok fungsi dimana masing-masing hanya mempunyai sebuah input dan sebuah output. Blok-blok fungsi tsb dihubungkan secara seri, sehingga output sebuah blok akan menjadi input blok berikutnya. Gambar 9.21 adalah contoh sebuah kontrol linier untuk Gripper motor pada sebuah robot.
Jalur sinyal kontrol dimuali dari sistem pewaktu (Timer). Pada saat catu daya diaktifkan, pembangkit sinyal (osilator) akan menghasilkan sinyal referensi dengan frekuensi sebesar 1024 Hz. Sinya ini diumpankan ke rangkaian interrupt untuk menghasilkan sinyal interupsi (IRQ). Sinyal IRQ akan dikirimkan ke mikroprosesor. Selanjutnya mikroprosesor akan memerintahkan penggerak motor melalui isolator optikal. Motor dapat bergerak mengikuti 4 pola-bit yang berbeda.
Gambar 9.21: Blok Diagram Gripper
2. Metode Pelacakan Jalur Kontrol
Teknik pelacakan kerusakan jalur kontrol yang sering digunakan ialah dengan Membagi dan Mengurutkan ( Devided and Conquer). Sebagai contoh, ambil Gambar 9.21: Blok Diagram Gripper, lalu membagi blok fungsi menjadi dua bagian. Pelacakan dimulai dari bagian tengah. Periksa sinyal output di salah satu blok bagian kiri. Jika hasilnya baik, maka pindahkan pemeriksaan pada output blok disebelah kanan. Lakukan pemeriksaan sinyal outputnya. Jika hasilnya baik, lanjutkan ke blok sebelah kanan, demikian seterusnya. Jika pada suatu blok terdapat ketidaksesuaian, maka keruskan terjadi pada blok tsb. Jika blok yang rusak telah dapat dilokalisasi, lanjutkan dengan pemeriksaan rangkaian.
Secara umum rangkaian dapat dibagi menjadi dua: Rangkaian Analog atau Rangkaian Digital. Teknik pelacakan kerusakan untuk masingmasing rangkaian dapat dilihat (dipelajari) pada Bab-6 (Pelacakan Kerusakan Sistem Analog) dan Bab-5 (Pelacakan Kerusakan Sistem Digital).
3. Lup Kontrol Sederhana dan Pemutusan Lup
Dalam sebuah lup kontrol, output suatu blok menjadi input blok berikutnya. Metode pelacakan kerusakan yang paling efektif ialah dengan pemutusan lup. Dengan metode ini, lup kontrol di-interupsi dan sinyal dibuat simulasinya. Setelah lup diputus menjadi jalur kontrol linier, metode Membagi dan Mengurutkan dapat digunakan.
Metoda Pemutusan Lup
Sistem atau subsistem elektronik dengan umpan-balik sangat sulit dilacak kerusakannya tanpa memutus lup. Tegangan DC yang sesuai atau sinyal harus diinjeksikan pada titik, tempat lup diputus.
Tegangan dan sinyal yang melalui rangkaian seharusnya dapat digunakan untuk memonitor kesalahan.
Tegangan atau sinyal yang diinjeksikan dapat diubah untuk melihat perubahan respon rangkaian dari keadaan normal.
Biasanya lup diputus pada titik tempat sinyal dengan daya kecil sehingga dapat diinjeksikan dengan baik.
Teknik ini dapat digunakan misalnya pada sebuah PLL (phase lock loop).
Catu daya dan keluaran osilator referensi seharusnya diperiksa dahulu sebelum lup diputuskan. Dalam hal ini keluaran seharusnya tidak normal atau tidak stabil atau hilang, sehingga anda dapat memastikan, bahwa VCO tidak bagus. Selanjutnya dapat anda lakukan pemutusan lup pada titik yang sesuai.
Jadi pemutusan lup disini belum tentu bagian umpan baliknya, tapi dicari di daerah sinyal kecil yang mudah di suntik dengan peralatan yang ada.
3. Pelacakan Kerusakan Jalur Kontrol
Pada kenyataannya, jalur kontrol sistem yang ada dilapangan lebih kompleks daripada contoh pada Gambar 9.20. Secara prinsip, langkah yang harus dilakukan untuk pelacakan kerusakan jalur kontrol yang kompleks adalah sama dengan langkah untuk pelacakan kerusakan jalur kontrol sederhana, yaitu: pertama, dengan mengidentifikasi diagram blok fungsional sistem, lalu dilanjutkan dengan mengisolasi daerah kerusakan dengan metode yang telah dijelaskan pada bab-bab sebelum ini, misalnya dengan Membagi & Mengurutkan.
Rangkuman
- Mikroprosesor merupakan sebuah sistem pemroses data yang dapat digunakan pada sistem-sistem pemroses data, pemroses sinyal atau sistem otomatisasi. Ini menyangkut bidang yang sangat luas: bidang produksi, komunikasi, kesehatan, dan lain-lain.
- Pemeliharaan sistem berbantuan mikroprosesor pada dasarnya dapat dibagi menjadi dua: yaitu mikroprosesor yang melekat pada sistem dan mikroprosesor yang tidak melekat pada sistem. Dasar pelacakan kerusakan untuk kedua sistem prinsipnya adalah sama, tetapi teknik-teknik pelacakannya masing-masing sangat unik dan khas. Para teknisi perlu mempunyai pengetahuan yang cukup tentang cara kerja dan karakteristik kedua sistem tersebut.
- Mikroprosesor pada dasarnya terdiri dari 3 bagian utama, yaitu bagian Input-output (I/O), bagian pemroses (CPU) dan bagian penyimpan data (memori).
- Mikroprosesor bekerja dengan sistem digital. Pada kenyataannya banyak mikroprosesor yang digunakan untuk sistem-sistem yang berhubungan langsung dengan besaran-besaran analog, misalnya sebagai kontrol temperatur ruang. Temperatur ruang bukanlah bersifat digital melainkan analog. Oleh karena itu, maka diperlukan sebuah rangkaian sebagai bagian dari sistem elektronik berbantuan mikroprosesor, yang dapat mengubah besaran analog menjadi besaran digital. Rangkaian ini disebut sebagai ADC (Analog to Digital Converter). Selanjutnya, setelah data diproses, data tersebut diperlukan untuk menggerakkan aktuator (misalnya motor untuk menggerakkan lengan robot), yang kebanyakan bekerja dengan sistem analog. Oleh karena itu, diperlukan rangkaian pengubah sinyal digital ke analog, yang disebut DAC (Digiatl to Analog Converter).
- Beberapa gejala kerusakan pada sistem robot, umumnya dapat dikategorikan menjadi empat, yaitu: jika robot sama sekali tidak merespon; jika robot hanya dapat merespon perintah tertentu; jika robot dapat merespon tetapi salah; dan jika robot pada awalnya bekrja dengan baik, tetapi tiba-tiba berhenti atau macet. Cara pelacakan kerusakan dilakukan berdasarkan gejala yang ditunjukkan oleh robot tersebut.
- Untuk melokalisasi kerusakan pada robot, lakukan penajaman analisis berasarkan pengamatan visual yang telah Anda lakukan. Lalu tentukan pengujian pada blok yang dicurugai rusak, misalnya blok jalur data, blok jalur kontrol, dan seterusnya.
Latihan Soal
- Gambarkan bagian utama sebuah mikroprosesor, lalu coba jelaskan secara singkat bagaimana prinsip kerja mikroprosesor tersebut!
- Sebutkan alat apa saja di sekolah Anda yang menggunakan mikroprosesor?
- Sebutkan masing-masing minimal 3 alat atau komponen input dan output!
- Sebuah DAC seperti Gambar 9.8, tetapi untuk 8 bit, mempunyai tegangan referensi sebesar 5V. Tentukan: a) Berapa rentang tegangan output DAC? b) Berapa nilai tegangan tiap step-nya? Berapa output maksimum DAC?
