Siri Kejuruteraan: Ada apa dengan Kejuruteraan Elektrik/Elektronik? Bahagian 2

Gambaran santai keadaan pelajar kejuruteraan Elektrik (bukan gambaran bagi semua orang ya). Boleh jadi ianya mirip dengan keadaan pelajar kursus Kejuruteraan yang lain.

Pada artikel yang lepas, kami ada mengupas tentang pengajian Kejuruteraan Elektrik atau Elektronik yang kebiasaannya akan dipelajari semasa berada dalam tahun pertama dan ke-2. Kebiasaannya, bagi peminat sebenar kursus ini, tahun ke-3 dan ke-4 adalah tahun yang paling mencabar dan menarik. Ini adalah kerana pada peringkat ini, anda akan terdedah kepada pelbagai aspek asas kejuruteraan Elektronik yang akan memberikan anda halatuju untuk mengasah bakat sebenar anda. Anggaplah anda sedang “majoring” (melalui pengkhususan) pada fasa ini.

 

Berikut adalah beberapa subjek yang seterusnya dipelajari:

 

Sistem Mikropemproses (Microprocessors). Kebiasaannya akan menjurus kepada sistem mikropengawal (microcontroller), dengan subjek ini, anda akan mula memahami keharmonian antara beberapa disiplin kejuruteraan antara satu sama lain. Walaubagaimanapun, di sini admin ingin ingatkan bahawa mikropemproses dan mikropengawal (microcontroller) adalah dua benda yang berbeza, kerana mikropengawal mempunyai skop yang jauh lebih luas. Akan tetapi, sebagai langkah menambat minat, kami menjelaskan kegunaan mikropengawal.

 

Berikut adalah contoh sebuah mikropengawal:

 

Image result for pic12 microcontroller

Di sini, sebuah motor, antena, pengesan (sensor), dan segala jenis alat boleh dikawal atau berkomunikasi dengan sebuah mikropengawal. Ini berlaku dengan kebolehan sebuah mikropengawal mengawal masukan atau keluaran arus/voltan dari beberapa pin tertentu. Di sini, pin yang dimaksudkan adalah kepingan logam yang menjadi “kaki” bagi mikropengawal tersebut. Kawalan ini berlaku apabila kita memahami cara untuk mengaturcaranya, seperti yang disebut dalam ruang Pengaturcaraan Komputer. Di sini, suka kami ingatkan, pengetahuan dalam bidang ini sebenarnya mempunyai kaitan yang amat rapat! Oleh itu tidak dapat tidak kita cuba menguasai sebanyak mungkin dari setiap subjek tersebut. Anda boleh mencuba untuk mengaturcara sebuah mikropengawal dengan membeli sebuah papan mikropengawal yang murah seperti PIC, Arduino, Texas Instruments dan sebagainya.

 

Tidak boleh tidak, seseorang yang ingin membina sebuah robot ringkas harus bermula dari sini, kerana sistem mikropengawal merupakan “otak” bagi sebuah jaringan litar bijak. Anda boleh bermula dengan membeli kit mikropengawal yang murah dan cuba mengerlipkan sebiji LED dengan pengaturcaraan sendiri! Untuk projek akan datang, mungkin kami akan sertakan artikel untuk membuat ketupat bercahaya kelip-kelip sempena Hari Raya?

Image result for ketupat LED

Kalau anda rajin, dengan menggunakan mikropengawal dan beberapa LED, ketupat berkelip juga boleh dibuat sendiri.

arduino-angled

Mikropengawal Arduino UNO: Kit seperti ini boleh didapatkan pada harga serendah RM16.50

 

Lanjutan untuk topik ini akan dibuat pada masa akan datang, insyaAllah. Kerana tidak cukup ruang dibicarakan di sini.

 

Teori Elektromagnetik: Fokus utamanya adalah bagaimana gelombang elektromagnetik mematuhi beberapa hukum alam. Ini akan melibatkan amat banyak teori matematik. Contohnya, artikel kami yang lalu ada membahaskan kesan gelombang elektromagnetik dari telefon bimbit. Teori elektromagnetik yang merangkumi penjanaan tenaga dalam sistem janakuasa adalah bidang yang asing, walaupun terdapat asas-asas yang serupa.

 

Bayangan komponen pancaran gelombang elektromagnetik

 

Walaupun pada sekilas lalu, anda akan terbayang misteri magnet (perhatikan disini konsep Elektromagnetik dan Magnet adalah sangat berbeza!) ketika zaman kanak-kanak, pengajian kursus ini sebenarnya akan lebih kepada membuka minda anda tentang kerumitan di sebaliknya. Ruang eksperimen yang ada tidaklah begitu banyak dalam bidang ini melainkan anda mempunyai makmal sendiri untuk mencuba fenomena tersendiri seperti fenomena aruhan (induction), menjana gelombang radio dan sebagainya. Kebiasaanya, pelajar yang menjurus ke arah Kejuruteraan Telekomunikasi akan menceburi bidang ini dengan lebih mendalam.

 

Juga antara fungsinya yang khusus terdapat dalam teknologi pembinaan antena, selain dari beberapa teknologi lain.

 

Beberapa contoh antena hasil keringat para pengkaji teori elektromagnetik. Gambar dari Quora

 

Sistem Kawalan: Subjek ini membincangkan sistem-sistem kawalan tertentu yang melibatkan banyak isyarat elektronik, pengubahan isyarat (signal conditioning), dan sebagainya. Ringkasnya, bayangkan pam tandas anda:

 

Image result for control system toilet flush

 

Bermulanya apabila anda mengepam tandas, air akan diisi semula kedalam tangki sehingga paras tertentu. Apabila aras ini sudah dicapai, pelampung di dalamnya yang sentiasa naik akan menolak injap penutup saliran air supaya tiada limpahan. Perkara ini akan berulang bagi setiap “flush” yang anda laksanakan. Melainkan ianya sudah rosak, anda akan dapati air melimpah dan membasahi lantai. Ini sebenarnya mewakili suatu sistem kawalan yang ringkas. Jika anda berminat untuk tahu bagaimana contoh sebuah sistem kawalan yang lebih kompleks wujud, ini adalah contoh sistem kawalan bagi sistem pendingin hawa:

 

Image result for control system diagrams for air cond

Contoh gambarajah kawalan dalam sebuah sistem pendingin hawa

 

Di sini, bermula dengan suhu sebagai “input” atau pemula. Jika suhu melebihi tahap tertentu, maka sistem penyejukan akan berubah mengikut perubahan tersebut supaya suhu yang diinginkan dapat dikekalkan. Ini adalah hanya satu contoh sistem tertutup (closed-looped system) dari jutaan yang lain. Lagi sekali, pemahaman pengaturcaraan komputer dan sistem mikropengawal akan sangat membantu pemahaman anda dalam subjek ini. Dalam subjek ini juga, anda akan mula meminati dunia sistem pengesan elektronik (sensors), contohnya pengesan suhu, LED infra-red, kelembapan, cuaca dan sebagainya.

 

Contoh pengesan elektronik yang amat berguna untuk aplikasi elektronik

 

Elektronik Kuasa: Secara santainya, Elektronik Kuasa adalah tentang teknologi suis elektronik bagi mengubah arus atau voltan. Bunyi agak “kureng”? Jom tengok contoh berikut.

 

Ingat tak pada suatu masa, pengecas telefon bimbit anda adalah amat berat? Ini adalah kerana “transformer” yang mengandungi teras besi lembut yang agak besar. Oleh itu, aktiviti pengecasan menghasilkan pemanasan yang boleh dirasai.

 

Perhatikan perbezaan antara kedua pengecas telefon bimbit diatas. Yang pertama adalah dari “zaman dahulu” bagi mereka yang sudah biasa menggunakan Nokia 3310 dan yang sewaktu dengannya. Kalau jatuh ke kaki boleh tahan juga. Yang menyusul adalah yang biasa digunakan pada ketika ini. Ringan bukan? Pada zaman sekarang, teknologi pengubah (“converter”) seperti pengubah Buck, Boost, Buck-Boost, Cuk dan lain-lain sedang banyak digunakan dalam teknologi elektronik.

 

Apa yang menarik tentang teknologi ini? Dengan menggunakan isyarat ulang alik yang boleh dihasilkan dari cip-cip elektronik mikro, tahap voltan yang rendah boleh dihasilkan dari voltan yang tinggi pada kecekapan yang tinggi. Atas sebab inilah sekarang, apabila anda mengecas telefon bimbit anda, boleh dikatakan hampir tiada perubahan suhu pada pengecas anda. Ini sekaligus menambah jangka hayat peralatan elektronik anda. Sebaliknya juga, voltan yang tinggi boleh dihasilkan dari voltan yang rendah dengan pengubah “Boost” dan sebagainya.

Image result for unlimited power gif

Tetapi, ada had pada penghasilan voltan yang tinggi menggunakan teknologi ini. Tidaklah sampai boleh jadi pakcik ini. Gambar hiasan

 

Contoh yang biasa kita boleh dapati adalah dari “raket” perenjat serangga (khasnya untuk nyamuk yang sangat kurang disenangi) yang mengubah beberapa Volt kepada ratusan. Oleh itu jangan bermain dengan raket ini sembarangan!

 

Jika anda berminat, terdapat projek “Joule Thief” yang boleh menukarkan tenaga bateri kepada voltan yang cukup untuk mengecas bateri telefon bimbit anda! Ianya adalah sejenis pengubah Boost (boost converter).

Contoh sebuah “Joule Thief” yang boleh menyalakan LED dari saki-baki tenaga sebiji bateri lama (Pencuri Tenaga)

 

Sistem Kuasa dan Kejuruteraan Voltan Tinggi: Subjek ini kebiasaanya adalah subjek tahun akhir, dan adalah sebenarnya dua subjek yang berlainan. Di sini, kami gabungkan untuk kemudahan. Sesuai dengan tahap serius yang ada dalam industri Voltan Tinggi, penuntut subjek Sistem Kuasa ini akan didedahkan pada sudut pandang umum disebalik Penjanaan (Generation), Penghantaran (Transmission) dan Pembahagian (Distribution). Di kedai kopi dikalangan orang yang berada dalam bidang ini, kebiasaannya disebut ketiga-tiga bidang ini dengan singkatan GTD. Bagi yang pernah bekerja di syarikat utiliti tenaga Elektrik, mereka mungkin akan lebih mengerti betapa besarnya ruang cakupan bagi setiap bidang yang disebut tadi.

Image result for power system network

Sebuah gambaran ringkas sistem Penjanaan, Penghantaran dan Pembahagian

 

Gambaran di atas boleh membantu kita memahami sistem utiliti yang ada secara umum. Seorang Pakar Teknikal (Technical Expert) akan boleh memberi penerangan yang jauh lebih terperinci bagi setiap aset yang terlibat didalam sistem ini. Bagi setiap aset yang terlibat dalam utiliti, seperti kabel, transformer, alatsuis (switchgear) dan lain-lain, ada beberapa Pakar yang khusus.

 

Seterusnya,prinsip asas akan dipelajari seperti litar tiga fasa (Three-phase circuits), model bagi transformer dan penjana (generator), parameter penjanaan (Transmission line parameters), dan sebagainya.

Image result for power systems 3 phase systems

Anda akan banyak melihat gambarajah seperti ini dalam subjek ini. Contoh sistem tiga fasa dalam pengiraan.

 

Dalam subjek Kejuruteraan Voltan Tinggi pula, anda akan belajar perincian berkenaan penebat (insulator), pekara yang menjejaskan sifat ketebatannya seperti discas separa (Partial Discharge) seperti fenomena Korona, dan sebagainya. Image result for insulator high voltage

Contoh penebat (insulator) dalam utiliti Voltan Tinggi

Image result for corona electrical

Contoh gambar Fenomena Korona

 

Dalam Penukaran Tenaga & Penyampaian Kuasa, antara yang akan dipelajari adalah sistem Arus Terus Voltan Tingi (High Voltage Direct Current, HVDC), kawalan tiristor, alternator, perincian sistem tali penghantaran kuasa (transmission line), asas-asas beban (load) dan sebagainya.

loadprofile

Contoh perubahan beban penggunaan tenaga dalam 24 jam. Sumber: TNB Generation

Kesimpulan

Sesetengah tanggapan orang bahawa seorang pelajar Kejuruteraan Elektrik perlu tahu membuat “wiring” rumah adalah kurang tepat. Ini adalah kerana “wiring” rumah adalah soal kemahiran yang tidak memerlukan anda untuk memahami sebuah industri secara menyeluruh. Anda sedang menuntut suatu kursus untuk, antaranya, menyediakan diri dalam membuat keputusan teknikal yang sesetengahnya mempunyai implikasi undang-undang, rekabentuk yang memerlukan pengetahuan selain “wiring”, pengetahuan matematik yang mendalam untuk mengira perincian sifat elektrikal bahan penebat, dan sebagainya. Walaubagaimanapun, pengetahuan dalam bidang “wiring” juga amat membantu anda untuk kehidupan seharian. Akan tetapi, jika seorang jurutera elektrik yang tidak mengetahui asas seperti sama ada perintang mempunyai kutub, atau bagaimana sebuah kapasitor berfungsi, dan asas-asas yang lain, anda sangat perlu mengambil masa untuk memahirkan diri dalam asas-asas tersebut!

 

Walaupun setiap bidang yang disebutkan adalah berbeza, jika anda menceburi bidang Kejuruteraan Elektrik dalam kerjaya anda, anda akan mengharungi kebanyakan, jika tidak semua aspek bidang yang disebutkan disini. Contohnya, seorang jurutera Elektrik yang banyak menghabiskan masa dengan urusan pejabat sekalipun akan perlu memahami bahawa kemahiran “programming” atau pengaturcaraan komputer adalah amat penting bagi menguruskan kerja yang mempunyai elemen berulang (redundant). Contohnya mengisi dokumen Excel yang mempunyai beribu-ribu “file”. Seorang jurutera jualan (Sales Engineer) kebiasaannya akan diminta menjelaskan apakah kelebihan teknikal produknya. Jika jurutera tersebut tidak cakna dengan asas seperti had arus, voltan, perisian yang sesuai dan sebagainya, reputasi anda sebagai seorang jurutera akan terjejas. Sorang pelajar PhD dalam bidang kejuruteraan Elektrik yang mengkhususkan pengajiannya dalam bidang Sistem Kuasa juga akan perlu tahu pelbagai aspek bidang yang berkaitan. Maklumlah seorang pelajar PhD akan disoal macam-macam!

 

Oleh itu, jika anda bercita-cita, atau sudah mendapat tawaran, atau sedang menjalani kursus ini, ambillah ia dengan serius dan minat. Kalau tidak berminat pun, buat-buat minat. Lama-kelamaan minat juga. InsyaAllah.

 

Jika anda rasa maklumat ini bermanfaat, sila like page kami Root of Science. 

Penulis: Vizier87

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.