Agus Putranto dkk

TEKNIK OTOMASI INDUSTRI

SMK

JILID 1

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan Nasional

Hak Cipta pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undang

TEKNIK OTOMASI INDUSTRIUntuk SMK

JILID 1Penulis : Agus Putranto

Abdul Mukti Djoko Sugiono Syaiful Karim Arie Eric Rawung Sodikin Susaat Sugiono

Perancang Kulit : TIM

Ukuran Buku : 17,6 x 25 cm

Diterbitkan oleh Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2008

PUT PUTRANTO, Agust Teknik Otomasi Industri untuk SMK Jilid 1 /oleh Agus

Putranto, Abdul Mukti, Djoko Sugiono, Syaiful Karim, Arie Eric Rawung, Sodikin Susaat, Sugiono ---- Jakarta : DirektoratPembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat JenderalManajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, DepartemenPendidikan Nasional, 2008.

xii, 330 hlmDaftar Pustaka : LAMPIRAN A.Glosarium : LAMPIRAN B.ISBN : 978-979-060-089-8ISBN : 978-979-060-090-4

KATA SAMBUTAN

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, DirektoratPembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat JenderalManajemen Pendidikan Dasar dan Menengah DepartemenPendidikan Nasional, telah melaksanakan kegiatan penulisanbuku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatan pembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK. Karena buku-bukupelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran.

Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan Standar Nasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telah dinyatakan memenuhi syarat kelayakan untukdigunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45 Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginyakepada seluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasional untukdigunakan secara luas oleh para pendidik dan peserta didik SMK.Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download),digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi olehmasyarakat. Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Dengan ditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagi masyarakat khsusnya parapendidik dan peserta didik SMK di seluruh Indonesia maupunsekolah Indonesia yang berada di luar negeri untuk mengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini.Kepada para peserta didik kami ucapkan selamat belajar dansemoga dapat memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kamimenyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya.Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan.

Jakarta, 17 Agustus 2008Direktur Pembinaan SMK

iv

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Alloh, dengan tersusunnya buku TeknikOtomasi Industri ini semoga dapat menambah khasanah referensikhususnya di bidang tekologi industri yang akhir-akhir ini mulaiberkembang 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 terhadapperkembangan serta kebutuhan berbagai kalangan praktisi industri.Penekanan dan cakupan bidang yang dibahas dalam buku ini sangat membantu dan berperan sebagai sumbangsih pemikiran dalammendukung pemecahan permasalahan yang selalu muncul didalamdisain, 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 tingkatinternasional termasuk didalam wilayah pembahasan.

Tim penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah membantu materi naskah serta dorongan semangat dalampenyelesaian buku ini. Kami sangat berharap dan terbuka untukmasukan serta kritik konstruktif dari para pembaca sehingga dimasadatang buku ini lebih sempurna dan implementatif.

Tim Penulis

vi

vii

DAFTAR ISI

KATA SAMBUTAN iiiKATA PENGANTAR vDAFTAR ISI vii

BAB I PENDAHULUAN1.1 PENGANTAR OTOMASI 11.2 SISTIM OTOMASI 41.3 ARSITEKTUR SISTEM 51.4 INDUSTRI PEMAKAI 81.5 SISTEM KONTROL INDUSTRI 8

BAB II PENGETAHUAN DASAR OTOMASI INDUSTRI2.1 PENGETAHUAN LISTRIK DAN ELEKTRONIKA2.1.1 BESARAN DAN SATUAN 112.1.1.1. SISTIM SATUAN 112.1.1.2. SATUAN SATUAN 112.1.1.3. AWALAN SATUAN 112.1.1.4. DAFTAR AWALAN SATUAN 122.1.1.5. SATUAN DASAR : 132.1.1.6. SATUAN TAMBAHAN 132.1.1.7. SATUAN TURUNAN 132.1.1.8. SATUAN-SATUAN DALAM TEKNIK LISTRIK 142.1.2. STRUKTUR BAHAN 162.1.2.1. ATOM DAN MUATAN LISTRIK Q 162.1.2.2. MUATAN ELEKTRON 162.1.2.3. PENGHANTAR ARUS DALAM LOGAM 172.1.2.4. PENGHANTAR ARUS DALAM ZAT CAIR 182.1.2.5. PERISTIWA ATOM: 182.1.2.6. PEMBENTUKAN ION DALAM LARUTAN ENCER 202.1.2.7. PENGHANTAR ARUS DALAM GAS 202.1.2.8. IONISASI 212.1.2.9. PELEPASAN GAS 212.1.3. SUMBER LISTRIK 222.1.3.1. TEGANGAN LISTRIK 222.1.3.2. ARUS LISTRIK 232.1.3.3. KESEIMBANGAN MUATAN LISTRIK 242.1.4. PEMBANGKIT TEGANGAN 262.1.4.1. PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN INDUKSI 262.1.4.2. PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN TENAGA KIMIA 262.1.4.3. PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN TENAGA PANAS 272.1.4.4. PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN TENAGA CAHAYA 272.1.4.5. PEMBANGKIT TEGANGAN DENGAN PIEZO ELEKTRIK 272.1.5. RANGKAIAN LISTRIK 282.1.5.1. TENAGA LISTRIK 282.1.5.2. LISTRIK DALAM RANGKAIAN TERTUTUP 28

viii

2.1.5.3. USAHA ARUS LISTRIK 302.1.6. ELEKTROLISA 312.1.6.1. PERISTIWA KIMIA LISTRIK 312.1.6.2. PELAPISAN BAHAN 312.1.6.3. USAHA LISTRIK DALAM PROSES ELEKTROLISA 322.1.6.4. DAYA MEKANIK DALAM PROSES ELEKTROLISA 342.1.6.5. KONVERSI DAYA MEKANIK 342.1.6.6. PROSES PENYEPUHAN LOGAM 362.1.6.7. TUJUAN PENYEPUHAN 362.1.6.8. CARA MENDAPATKAN LOGAM MURNI 362.1.6.9. DAYA LARUTAN 382.1.6.10. URUTAN TEGANGAN KIMIA LISTRIK 382.1.6.11. POLARISASI ELEKTROLISA 402.1.7. ELEMEN GALVANIS 412.1.7.1. PASANGAN GALVANIS 412.1.7.2. SISTIM ELEKTROKIMIA 442.1.7.3. PERBANDINGAN SIFAT 442.1.7.4. PENGISIAN DAN PENGOSONGAN LISTRIK 452.1.7.5. DAYA GUNA AKKUMULATOR 462.1.7.6. KOROSI 462.1.8. TAHANAN LISTRIK ( R ) 472.1.8.1. TAHANAN DAN NILAI HANTAR 472.1.8.2. TAHAN JENIS 482.1.8.3. KODE WARNA TAHANAN 492.1.8.4. TAHANAN STANDARD IEC 512.1.8.5. JENIS TAHANAN 522.1.8.6. TAHANAN FUNGSI SUHU DAN FUNGSI CAHAYA 542.1.8.7. PERUBAHAN TAHANAN 562.1.8.8. FAKTOR PERUBAHAN TAHANAN 572.1.8.9. TOLERANSI TAHANAN 582.1.9. PEMBAGI ARUS DAN TEGANGAN 592.1.9.1. HUKUM OHM 592.1.9.2. HUKUM KIRCHOFF 632.1.9.3. HUKUM KIRCHOF II 662.1.9.4. ANALISA PERCABANGAN ARUS 682.1.9.5. ANALISA ARUS LOOP 692.1.9.6. HUBUNGAN SERI 692.1.9.7. PEMBAGIAN TEGANGAN 702.1.9.8. RUGI TEGANGAN DALAM PENGHANTAR 732.1.9.9. PEMBEBANAN SUMBER 742.1.9.10. HUBUNGAN JAJAR. 752.1.10. PENGUKURAN RANGKAIAN 782.1.10.1. HUBUNGAN JEMBATAN 792.1.10.2. HUBUNGAN CAMPURAN 802.1.10.3. HUBUNGAN JEMBATAN ARUS SEARAH 812.1.10.4. JEMBATAN BERSETIMBANG 822.1.10.5. PEMBAGI TEGANGAN BERBEBAN 832.1.10.6. HUBUNGAN CAMPURAN BERBEBAN 832.1.10.7. HUBUNGAN DENGAN POTENSIOMETER 852.1.10.8. PARAREL SUMBER BERBEBAN 86

ix

2.1.10.9. RANGKAIAN SUMBER CAMPURAN 862.1.10.10. DAYA LISTRIK 882.1.11.11. DAYA GUNA(EFISIENSI) 902.1.11. PANAS LISTRIK 912.1.11.1. TEMPERATUR 912.1.11.2. PENGUKURAN TEMPERATUR 922.1.11.3. SKALA TERMOMETER 922.1.11.4. KWALITAS DAN KAPASITAS PANAS 932.1.11.5. KONVERSI BESARAN DAN SATUAN USAHA 972.1.11.6. KONVERSI BESARAN DAN SATUAN DAYA 972.1.11.7. DAYA GUNA EFISIENSI 992.1.11.8. PERPINDAHAN PANAS 100

2.2 KOMPONEN LISTRIK DAN ELEKTRONIKA2.2.1. KONDENSATOR 1042.2.1.1. KUAT MEDAN LISTRIK 1052.2.1.2. DIELEKTRIKUM 1062.2.1.3. PERMITIFITAS LISTRIK 1072.2.1.4. PENGARUH ELEKTROSTATIK 1112.2.1.5. KAPASITAS KONDENSATOR / KAPASITOR 1142.2.1.6. ENERGI TERSIMPAN PADA KONDENSATOR 1152.2.1.7. SIFAT HUBUNGAN KONDENSATOR 1172.2.1.8. RANGKAIAN PARAREL : 1182.2.1.9. RANGKAIAN SERI ( DERET ) 1182.2.2 KEMAGNETAN 1192.2.2.1. KEKUATAN MAGNET 1192.2.2.2. TEORI WEBER. 1202.2.2.3. TEORI AMPERE. 1202.2.2.4. SIFAT MEDAN MAGNET 1212.2.2.5. RANGKAIAN MAGNET 1212.2.2.6. BESARAN MAGNET 1242.2.2.7. FLUKSI MAGNET 1262.2.3 DIODA 1412.2.3.1. DASAR PEMBENTUKAN DIODA 1412.2.3.2. DIODA ZENNER 1422.2.3.3. SIFAT DASAR ZENNER 1442.2.3.4. KARAKTERISTIK ZENNER 1462.2.4. DIODA VARACTOR 1562.2.4.1. BIAS BALIK, KAPASITANSI PERSAMBUNGAN 1562.2.4.2. BIAS MAJU , KAPASITANSI PENYIMPANAN 1582.2.5. DIODA SCHOTTKY 1592.2.6. DIODA TUNNEL 1622.2.7 TRANSISTOR 1642.2.7.1. PROSES PEMBUATAN 1652.2.7.2. PENGARUH TEMPERATUR 1672.2.7.3. KURVA KARAKTERISTIK 1672.2.7.4. PENENTUAN RUGI 1702.2.7.5. HUBUNGAN DASAR TRANSISTOR 1782.2.8 TRANSISTOR EFEK MEDAN ( FET ) 183

x

2.2.8.1. PARAMETER JFET 1912.2.8.2. ANALISA RANGKAIAN FET 1962.2.8.3. KONFIGURASI-KONFIGURASI RANGKAIAN JFET 1992.2.8.4. FET SEBAGAI PENGUAT 2012.2.8.5. FET SEBAGAI SAKLAR DAN MULTIVIBRATOR 2012.2.8.6. BIAS MOSFET 2032.2.8.7. D-MOSFET 2042.2.8.8. E MOSFET 2072.2.9. UNI JUNCTION TRANSISTOR 2252.2.9.1. SIFAT DASAR UJT 2262.2.9.2. PRINSIP KERJA UJT SEBAGAI OSCILATOR 2302.2.10. DIODA AC 2312.2.11 OPERASIONAL AMPLIFIER 2352.2.11.1 PENGENALAN OP-AMP 2352.2.11.2 PENGUAT BEDA DAN KASKADE 2502.2.11.3 INTERPRETASI DATA DAN KARAKTERISTIK OPAMP 2892.2.11.4 RANGKAIAN APLIKASI OPAMP 288

BAB III DASAR TEKNIK DIGITAL3.1 ALJABAR BOOLEAN 3133.2 OPERA