Kontrol sistem mikro

Jenis sistem mikro kontrol

Sistem mikro kontrol mengontrol dan mengatur proses serta fungsi dengan tepat. Ada beberapa jenis sistem mikro kontrol, termasuk mikrokontroler, sistem kontrol, mikroiklim, mikrofluidika, dan microarray.

• Mikrokontroler

  Mikrokontroler adalah komputer kecil yang terpasang pada satu sirkuit terpadu (chip). Mikrokontroler biasanya tertanam dalam aplikasi kontrol dan perangkat produk untuk memberikan kontrol dan otomatisasi. Mereka terdiri dari unit pemrosesan pusat (CPU), memori (RAM dan memori baca-saja), dan periferal input/output. Mikrokontroler menafsirkan data dari sensor, membuat keputusan berdasarkan instruksi yang telah diprogram sebelumnya, dan mengirimkan perintah ke aktuator untuk mengontrol aplikasi tertentu.

• Sistem kontrol

  Sistem kontrol adalah sistem yang mengelola dan mengatur perilaku sistem dinamis. Hal ini dilakukan melalui umpan balik untuk mempertahankan keadaan atau keluaran yang diinginkan. Sistem kontrol dapat berupa loop terbuka atau loop tertutup. Sistem kontrol loop terbuka mengatur dan mengontrol perilaku sistem tanpa menggunakan umpan balik untuk menentukan keluaran sebenarnya. Contoh sistem kontrol loop terbuka meliputi pengontrol lampu lalu lintas dan mesin cuci dengan waktu pencucian tetap. Di sisi lain, sistem kontrol loop tertutup menggunakan umpan balik untuk membandingkan keluaran sebenarnya dari sistem dengan keluaran yang diinginkan. Ia menyesuaikan masukan kontrol untuk meminimalkan perbedaan (atau kesalahan) antara kedua besaran tersebut. Kontrol suhu dalam termostat dan kontrol kecepatan dalam mobil jelajah adalah contoh sistem kontrol loop tertutup.

• Mikroiklim

  Mikroiklim mengacu pada iklim kecil dan terlokalisasi yang berbeda dari area sekitarnya. Beberapa faktor yang memengaruhi mikroiklim adalah keberadaan vegetasi, topografi, urbanisasi, dan aktivitas manusia. Mikroiklim dapat secara signifikan memengaruhi suhu, kelembapan, dan kondisi iklim lokal lainnya. Akibatnya, mereka dapat memengaruhi pertumbuhan dan distribusi spesies tumbuhan dan hewan. Yang lebih penting, mikroiklim dapat memengaruhi permintaan energi dan kinerja bangunan, yang dapat berguna untuk desain arsitektur, perencanaan kota, dan pengelolaan lingkungan.

• Mikrofluidika

  Mikrofluidika adalah bidang yang berhubungan dengan manipulasi dan kontrol volume fluida kecil, biasanya dalam orde mikroliter atau pikoliter, dalam saluran yang direkayasa dengan dimensi pada skala mikro. Saluran skala mikro ini seringkali diintegrasikan ke dalam perangkat lab-on-a-chip. Mikrokontroler memainkan peran penting dalam mikrofluidika, karena mereka memungkinkan kontrol yang tepat terhadap pergerakan fluida, pencampuran, dan analisis dalam sistem skala kecil ini.

• Microarray

  Microarray adalah teknologi yang memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari ribuan gen sekaligus dengan melihat titik-titik kecil pada permukaan padat kecil. Setiap titik memiliki probe DNA yang berbeda yang dapat menempel pada potongan gen spesifik. Teknologi ini membantu para peneliti untuk mengetahui banyak hal tentang banyak gen sekaligus. Misalnya, mereka dapat melihat bagaimana gen berbeda di antara orang-orang, menemukan gen baru yang terkait dengan penyakit, mempelajari bagaimana gen bekerja bersama, dan menyelidiki bagaimana gen merespons obat dan situasi yang berbeda.

Spesifikasi dan pemeliharaan sistem mikro kontrol

Spesifikasi sistem kontrol berbasis mikrokontroler bervariasi tergantung pada aplikasi dan lingkungan. Berikut adalah rincian spesifikasi sistem mikro kontrol umum dan persyaratan pemeliharaannya:

• Spesifikasi unit mikrokontroler (MCU):

  Biasanya, kecepatan clock dari mikrokontroler dapat berkisar dari beberapa megahertz (MHz) hingga beberapa gigahertz (GHz). Misalnya, mikrokontroler 8/16/32-bit memiliki kecepatan clock 1-100 MHz, yang cukup untuk sebagian besar aplikasi kontrol industri. Namun, dapat lebih tinggi untuk tugas lanjutan. Penyimpanan berada di antara 2 KB dan 2 MB, sedangkan unit pemrosesan dibuat dengan teknologi desain chip tunggal atau mencakup berbagai komponen dalam satu chip. Unit MCU khas menggunakan teknologi pemrosesan energi rendah seperti mode tidur dan bagian mati untuk mengurangi konsumsi energi. Unit tersebut bekerja dengan baik pada suhu tinggi dan rendah, dari -40℃ hingga 120℃.

• Aktuator dan Motor:

  Jenis aktuator dan motor yang digunakan dalam lingkungan sistem mikro kontrol menentukan kecepatan clock. Misalnya, motor stepper bergerak dalam berbagai langkah kecil, yang totalnya rotasi penuh 200 langkah per putaran. Ia memiliki kemungkinan 200, 400, atau 800 langkah per putaran. Peringkat suhu untuk motor stepper adalah -20 hingga 60 derajat Celcius. Motor servo menggunakan konektor tiga pin untuk mengontrol posisi kendaraan. Suhu kerjanya antara -20 hingga 60 derajat. Motor DC memiliki opsi berus dan tanpa sikat dengan peringkat kecepatan 50.000 RPM untuk berus dan hingga 100.000 RPM untuk tanpa sikat. Motor DC mendukung suhu pengoperasian antara -20 hingga 80 derajat C. Pemeliharaan komponen ini tergantung pada jenis yang digunakan. Misalnya, pengguna dapat mengkalibrasi posisi dan kecepatan, memastikan motor/aktuator bergerak dengan tepat. Mereka harus secara rutin memeriksa kabel untuk kerusakan dan membersihkannya. Jika rusak, seseorang harus menutup konektor kabel dan menggantinya dengan yang baru.

• Sensor:

  Sistem kontrol berbasis mikrokontroler terhubung ke sensor digital atau analog. Sensor digital khas meliputi ultrasonik dan suhu, dan kedekatan. Sensor digital lebih akurat, lebih cepat, dan lebih mudah dipelihara daripada analog. Setiap sensor memiliki spesifikasi suhu pengoperasian untuk dipertahankan. Misalnya, sensor kelembapan bertahan antara -40 hingga 120 derajat dengan kapasitas penyimpanan 2 hingga 12 GB. Sensor ultrasonik memiliki peringkat suhu -20 hingga 65 derajat. Kedua sensor mendeteksi perubahan lingkungan. Mikrokontroler menafsirkan data dan mengambil tindakan. Karena setiap sensor dapat memiliki teknologi yang berbeda (diskrit, kapasitif, resistif, dll.), penting untuk menjaga komunikasi dengan MCU tetap tidak terputus. Pemeriksaan rutin harus dilakukan untuk memastikan sensor membaca kondisi lingkungan yang tepat. Ketika terjadi kesalahan interpretasi, pengguna harus mengkalibrasi ulang sensor setelah didiagnosis. Jika ada kerusakan fisik, seperti kabel putus atau bagian yang terkorosi, segera diganti.

Skenario

Sistem mikro kontrol memiliki aplikasi yang beragam di berbagai industri dan area yang membutuhkan kontrol yang tepat. Berikut adalah beberapa skenario penggunaan untuk sistem mikro kontrol ini.

• Mobil

  Mikrokontroler digunakan dalam mobil modern untuk berbagai fitur dan tugas. Beberapa di antaranya termasuk unit kontrol mesin (ECU), yang mengontrol mesin mobil. Fitur lainnya termasuk jendela otomatis, sistem keamanan mobil, sistem pengereman anti-lock, power steering elektronik, dan cruise control.

• Peralatan Rumah Tangga

  Mikrokontroler diterapkan dalam banyak peralatan rumah tangga. Contohnya termasuk mesin cuci untuk mengontrol program pencucian, mikrokontroler dalam oven microwave untuk pengaturan waktu dan kontrol daya, pengaturan suhu, dan kontrol PID dalam termostat cerdas.

• Perangkat Medis

  Mikrokontroler merupakan komponen integral dari berbagai perangkat medis. Misalnya, mereka digunakan dalam pompa insulin untuk mengontrol pengiriman obat dan perangkat pemantauan glukosa darah untuk memproses dan menganalisis kadar glukosa. Perangkat medis lainnya termasuk alat pacu jantung, perangkat pencitraan seperti MRI dan mesin sinar-X, serta perangkat operasi robotik.

• Robot

  Mikrokontroler memainkan peran penting dalam mengendalikan sistem robotika. Mereka digunakan dalam lengan robot untuk gerakan dan manipulasi yang tepat, robot bergerak untuk navigasi dan penghindaran rintangan, dan integrasi sensor.

• Telekomunikasi

  Dalam sistem telekomunikasi, mikrokontroler digunakan untuk manajemen jaringan, perutean, dan peralihan. Mereka juga melakukan tugas pemrosesan sinyal seperti pengkodean, dekode, dan modulasi/demodulasi. Mikrokontroler selanjutnya memfasilitasi implementasi protokol dan standar telekomunikasi.

• Elektronik Konsumen

  Mikrokontroler banyak digunakan dalam perangkat elektronik konsumen. Contohnya termasuk mikrokontroler dalam televisi untuk kontrol tampilan dan pemrosesan gambar, kamera digital untuk pengambilan gambar dan pemrosesan, serta smartphone dan smartwatch untuk berbagai fungsi seperti penginderaan dan komunikasi.

• Otomatisasi Industri

  Mikrokontroler mengontrol sensor dan aktuator dalam proses industri otomatis. Mereka juga membantu menafsirkan data sensor dan membuat keputusan berdasarkan kriteria yang telah ditentukan sebelumnya. Selain itu, mikrokontroler digunakan untuk kontrol motor dalam mesin manufaktur.

• Aerospace dan Pertahanan

  Mikrokontroler digunakan dalam aplikasi aerospace dan pertahanan. Di bidang aerospace, mereka digunakan dalam sistem satelit untuk kontrol sikap, manajemen muatan, dan komunikasi. Mikrokontroler juga diterapkan dalam kendaraan udara tak berawak (UAV) untuk kontrol penerbangan, navigasi, dan pengawasan. Sistem yang digunakan dalam panduan rudal dan sistem avionik pesawat militer juga mengandung mikrokontroler.

Cara memilih sistem mikro kontrol

Ketika pembeli mencari sistem mikro kontrol, ada beberapa hal yang perlu mereka pertimbangkan untuk memastikan bahwa mereka mendapatkan perangkat yang akan berfungsi secara memadai dan andal untuk aplikasi spesifik mereka. Berikut adalah beberapa faktor utama yang perlu dipertimbangkan saat memilih sistem kontrol berbasis mikrokontroler:

• Persyaratan Aplikasi: Pertama, pembeli perlu mendefinisikan persyaratan aplikasi dengan jelas. Mereka perlu mempertimbangkan apa tugas yang akan diterapkan sistem kontrol, dan mereka juga perlu mempertimbangkan lingkungan tempat sistem akan berfungsi. Ini termasuk hal-hal seperti suhu pengoperasian, kelembapan, paparan bahan kimia, dll. Mereka perlu memperhitungkan waktu penggunaan sistem kontrol dan mencatat kendala ruang yang tersedia. Dengan mendefinisikan aplikasi dengan jelas, pembeli dapat mempersempit pilihan mereka hanya untuk sistem mikro kontrol yang sesuai untuk aplikasi yang dituju.
• Daya Pemrosesan dan Arsitektur: Selanjutnya, pembeli harus mempertimbangkan daya pemrosesan yang dibutuhkan aplikasi mereka. Mereka dapat memulai dengan mengevaluasi tugas kontrol yang akan dijalankan sistem. Jika tugasnya cukup sederhana dan melibatkan operasi dasar seperti pemantauan dan pengaturan, maka sistem mikro kontrol dengan daya pemrosesan rendah akan cukup. Namun, untuk aplikasi yang menuntut yang melibatkan algoritma kompleks atau multi-tasking, mikrokontroler dengan daya pemrosesan yang lebih tinggi akan dibutuhkan. Selain itu, pembeli perlu mempertimbangkan arsitektur sistem kontrol. Mereka mungkin lebih suka sistem kontrol berbasis mikrokontroler, tetapi ada berbagai jenis mikrokontroler yang tersedia, seperti pengontrol 8-bit, 16-bit, dan 32-bit. Umumnya, mikrokontroler 32-bit menawarkan daya pemrosesan dan kapasitas memori yang lebih besar daripada rekan 8 dan 16-bit mereka. Jadi, jika aplikasi membutuhkannya, pembeli harus memilih sistem mikro kontrol yang didukung oleh mikrokontroler 32-bit.
• Persyaratan I/O: Mikrokontroler berinteraksi dengan perangkat dan sensor eksternal melalui port input/output (I/O). Pembeli perlu mempertimbangkan persyaratan I/O spesifik dari aplikasi mereka. Lebih khusus lagi, mereka perlu menentukan jumlah dan jenis perangkat I/O yang akan dihubungkan ke sistem kontrol. Mereka perlu memastikan bahwa mikrokontroler yang dipilih memiliki port I/O yang cukup, serta protokol komunikasi yang diperlukan untuk berinteraksi dengan semua periferal dan sensor yang diperlukan.
• Integrasi Sistem dan Skalabilitas: Pembeli harus mempertimbangkan bagaimana sistem mikro kontrol yang ingin mereka beli terintegrasi dengan komponen lain dari loop kontrol mereka. Ini termasuk hal-hal seperti antarmuka komunikasi, kemampuan jaringan, dan kompatibilitas sensor. Selain itu, pembeli harus mempertimbangkan skalabilitas sistem mikro kontrol. Sederhananya, mereka harus memastikan bahwa sistem kontrol yang dipilih dapat dengan mudah diperluas atau ditingkatkan di masa mendatang untuk memenuhi persyaratan yang berubah atau untuk menggabungkan teknologi baru.
• Biaya dan Dukungan Pemasok: Terakhir, pembeli harus mempertimbangkan biaya sistem. Mereka harus mencari sistem kontrol berbasis mikrokontroler yang menawarkan keseimbangan kinerja dan fitur yang baik dengan harga yang sesuai dengan anggaran mereka. Selain itu, pembeli harus meneliti jaringan dan reputasi dukungan pemasok. Pilih pemasok yang mendukung pembeli dengan dokumentasi, dukungan teknis, dan alat pengembangan yang diperlukan untuk memfasilitasi implementasi yang sukses.

T&J

T1: Apa tren terkini dalam teknologi sistem kontrol?

J1: Salah satu tren penting dalam teknologi sistem kontrol adalah peningkatan penggunaan AI dan pembelajaran mesin. Memungkinkan sistem untuk belajar dari kejadian masa lalu dan meningkatkan pengambilan keputusan di masa depan. Tren lainnya adalah pergerakan menuju sistem kontrol terdistribusi (DCS). Ini memungkinkan skalabilitas dan fleksibilitas yang lebih besar. Selain itu, ada fokus yang meningkat pada keamanan siber untuk sistem kontrol untuk melindungi dari serangan jahat dan pelanggaran data.

T2: Apa perbedaan antara DCS dan sistem kontrol terpusat tradisional?

J2: DCS membagi fungsi kontrol di seluruh beberapa prosesor terdistribusi atau pengontrol yang terletak di seluruh sistem. DCS menyediakan skalabilitas, fleksibilitas, dan toleransi kesalahan yang lebih besar daripada sistem terpusat yang memiliki satu pengontrol terpusat. Sistem kontrol terdistribusi juga memungkinkan integrasi sistem kompleks yang lebih mudah dan penanganan volume data yang besar.

T3: Bagaimana mikrokontroler berperan dalam sistem kontrol?

J3: Mikrokontroler adalah tulang punggung dari banyak sistem kontrol. Mereka menjalankan algoritma yang mengatur proses yang dikendalikan, memproses data input dari sensor, dan mengirimkan perintah ke aktuator. Mikrokontroler menawarkan fleksibilitas, kemampuan pemrograman, dan efektivitas biaya, sehingga cocok untuk berbagai aplikasi dalam sistem kontrol.