Tentang Solder Menyolder

Kali ini saya akan menuliskan apa yang saya ingat dan tahu tentang solder menyolder. Kenapa solder menyolder? Karena menurut saya hal ini termasuk hal yang sangat penting dalam pengerjaan suatu alat/proyek elektronika dan terlebih jika Anda adalah mahasiswa Teknik Elektro. Misalkan saja, ketika suatu PCB sudah di desain dengan matang, rapih dan fungsinya benar kemudian tidak disolder dengan baik, apa yang terjadi? Bisa jadi hasilnya tidak akan tetap rapih dan fungsinya benar lagi. Besar sekali pengaruh solder terhadap keberhasilan fungsi dari suatu PCB. Karena sesungguhnya tujuan utama dari menyolder adalah memastikan komponen yang seharusnya terpasang pada PCB terhubung pada tempat/lubang yang tepat pada PCB sehingga fungsi dari PCB tersebut sesuai dengan desain awalnya.

Sebelum memulai solder menyolder, baiknya kita mengenal alat-alat yang berkaitan dengan kegiatan ini. Alat-alat yang akan dikenalkan adalah alat-alat yang sering berada di tempat kerja sekre Workshop HME, sehingga jika ada alat yang masih berkaitan dengan kegiatan solder menyolder tapi tidak disebutkan mohon pengertiannya.

Pertama, dan paling utama adalah solder. Banyak sekali macam-macam solder yang dijual di pasaran. Beberapa variabel yang dapat dipertimbangkan ketika akan membeli solder : merk, daya, bentuk, harga. Silahkan tentukan sendiri mana variabel yang akan ditaruh pada prioritas tinggi. Tapi ada yang perlu diingat, hukum “Ada uang, ada barang”  tetap berlaku.

Agar hasil solder memuaskan, biasanya saya memilih solder yang memiliki ujung kecil dan panasnya ada di ujungnya-bukan di pangkal atau di tengah.

Kedua, hal yang wajib ada selain solder,timah. Sebenarnya ini bukan 100% timah, melainkan ada campuran timbal di dalamnya. Timah yang dijual di pasaran biasanya memiliki ukuran diameter yang berbeda-beda. Tentu untuk menangani kasus yang berbeda juga. Akan semakin mudah menyolder kaki komponen yang kecil dengan timah yang diameternya kecil, tetapi akan sangat lama ketika akan menyolder kaki atau daerah yang besar.

Karena ketika timah dipanaskan akan menghasilkan asap yang berbahaya sebaikanya gunakan masker atau siapkan kipas angin di tempat Anda menyolder agar asapnya tidak terhirup langsung oleh hidung.

Selanjutnya, aksesoris yang akan sangat membantu dalam kegiatan solder menyolder.

• Busa – digunakan untuk membersikan ujung solder karena ada timah yang tertinggal. Basahi terlebih dahulu sebelum digunakan. Fungsinya pun dapat digantikan dengan tisu atau kertas yang dibasahi.

• Third Hand – dari namanya pun dapat ditebak fungsinya apa, yap alat ini adalah tangan ketiga untuk memegangi apapun yang diinginkan.

• Lotfatt (Stannol-Soldering Grease) – nah yang ini punya dua fungsi. Yang pertama fungsinya adalah mempercepat waktu pencairan timah karena panas solder, penggunaannya dioleskan di bagian yang akan disolder. Yang kedua fungsinya adalah sebagai pembersih ujung solder, meskipun ini bukan merupakan fungsi yang sebenarnya tetapi banyak yang menggunakannya untuk ini dan memang terbukti hasilnya bersih.

Ini dia bagian intinya.

Untuk kegiatan solder menyolder ini jika dibedakan berdasarkan jenis kaki komponennya dapat dibedakan menjadi dua. Pertama menyolder komponen DIP yang kepanjangannya Dual Line-In Package. Kedua menyolder komponen SMD yang kepanjangannya Surface-Mount Device. Komponen DIP (gambar sebelah kiri) adalah komponen yang memiliki bentuk balok dengan dua buah barisan kaki konektor. Sedangkan komponen SMD (gambar sebelah kanan) adalah komponen yang penggunannya adalah menempelkan konektornya pada permukaan dari PCB. Teknik untuk keduanya pun berbeda. Jika dibandingkan, menyolder komponen SMD memiliki tingkat kesulitan yang lebih dibandingkan dengan menyolder komponen DIP.

Menyolder komponen DIP

Dalam menyolder komponen DIP sama konsepnya dengan menyolder komponen-komponen yang memiliki kaki konektor seperti resistor, kapasitor, LED, dll.

Mari dimulai dari menyolder yang paling mudah, yaitu menyolder komponen DIP di PCB. PCB yang dimaksud adalah PCB yang didesain menggunakan software dan dicetak jalur2 sesuai dengan desain dan sudah terdapat lubang-lubang untuk menempatkan komponen. Lalu apa yang harus dilakukan? Jika demikian, mulai lah menyolder komponen yang memiliki tinggi paling rendah berurutan sampai yang paling tinggi. Misalkan terdapat resistor, IC dan LED 5mm. Maka mulailah menyolder resistor, kemudian Socket IC lalu LED 5mm. Kenapa demikian? karena ketika menyolder pada PCB, pasti dihadapan kita adalah bagian belakang dari PCB dan komponen berada pada bagian depannya. Jika kita memulai menyolder dari komponen yang paling tinggi, ketika menyolder komponen yang rendah akan sangat sulit agar komponen tersebut menempel pada PCB. Sebaliknya ketika kita menyolder dari yang paling rendah, gaya grafitasi akan membantu  supaya komponen tersebut menempel pada PCB karena tidak ada komponen yang lebih tinggi daripadanya. Mungkin susah untuk dibayangkan, tapi coba dilihat dulu gambar ini.

 

Gambar kiri adalah hasil dari menyolder tanpa menggunakan urutan ketinggian komponen. Gambar kanan adalah hasil yang menggunakan urutan ketinggian. Dapat dilihat gambar kanan lebih rapih dari gambar kiri.

Dengan menggunakan aturan ketinggian komponen, kita langsung dapat menyolder kaki-kaki konektornya. Ketika menyolder kaki komponen, pastikan ujung solder panas dan timah siap siaga. Agar hasilnya rapih, tidak hanya kaki/PCB nya saja yang dipanaskan oleh solder melainkan keduanya dipanaskan secara bersamaan. Setelah panas barulah beri timah di ujung solder, ketika memberi timah perhatikan jumlahnya. Ingat yang berlebihan itu tidak baik, timah yang berlebihan pun tidak baik. Berikan timah secukupnya sampai area di PCB untuk kaki komponennya terisi cukup dengan timah. Tidak lebih tidak kurang. Ini menyolder tapi kok kaya masak yak.

Cara Membuat Jalur di PCB Bolong

Mari kita lanjutkan ke tingkat menyolder yang lebih sulit, yaitu menyolder komponen DIP di PCB Dot Matrix atau PCB Bolong. Sama seperti sebelumnya, aturan ketinggian komponen pun masih berlaku. Tapi selain itu ada hal yang harus diperhatikan, karena itulah menyolder pada PCB bolong lebih sulit daripada menyolder pada PCB. Karena desain dan implementasi jalurnya kita buat sendiri langsung di PCB bolong. Sebelumnya, sampai sekarang saya punya 3 cara untuk membuat jalur di PCB bolong.

• Cara pertama (di dalam kotak kuning), menggunakan kabel jumper untuk menghubungkan dua titik yang berbeda. Kesulitan pada teknik ini adalah memotong kabel agar tepat panjangnya dengan jarak dua titik yang ingin dihubungkan. Karena jika kabel jumper ini lebih panjang dari jarak dua titiknya, akan mengurangi keindahan dari PCB.
• Cara kedua (di dalam kotak merah), menggunakan kaki komponen untuk menghubungkan dua titik yang berbeda. Dengan menggunakan teknik ini kita dapat menghemat penggunaan kabel dan menyingkat waktu untuk memotong kabel.
• Cara ketiga (di dalam kotak orange), menggunakan timah untuk menghubungkan dua titik yang berbeda. Teknik ini sangat-sangat membutuhkan timah yang banyak. Selain itu teknik ini cukup sulit dilakukan jika jarak kedua titiknya sangat jauh. Jadi teknik ini lebih baik digunakan ketika  jarak titik yang dekat dan sedang tidak menemukan kabel jumper ataupun kaki komponen sisa. Caranya adalah memberikan timah di masing-masing titik PCB bolong sesuai dengan jalur yang akan dibuat. Setelah kering, baru hubungkan per dua titik dengan jeda. Begitu seterusnya. Semoga gambar dibawah dapat memperjelas.

Menyolder komponen SMD

Teknik menyolder komponen SMD berbeda dengan menyolder DIP. Perbedaannya dapat dianalogikan dengan menempelkan kertas (A) di atas kertas lainnya (B).

Nah kalo menyolder komponen DIP itu seperti menempelkan kertas A di atas kertas B dengan menggunakan selotip. Langkahnya, taruh kertas A di kertas B. Tempelkan selotip di sekeliling kertas A sehingga kertas A menempel dengan kertas B.

Untuk menyolder komponen SMD itu seperti menempelkan kertas A di atas kertas B dengan lem kertas. Langkahnya, beri lem di atas kertas B dengan luas yang sama dengan kertas A. Lalu tempelkan kertas A di atas lem tsb.

Itu kan analoginya, kalo yang sebenarnya tinggal gantikan saja lem dengan timah. Jadi deh. Mudah kan? Sebenarnya banyak metode dan tools lain sehingga menyolder komponen SMD menjadi lebih mudah, tapi tidak saya jelaskan di sini hehe. Kalo butuh referensi lain banyak video-video tutorial di Youtube tentang solder menyolder ini.

Saran saya, selain mengetahui teorinya alangkah lebih baik jika dibarengi dengan prakteknya. Karena ilmu menyolder tidak dapat diperoleh semuanya dari membaca/melihat tutorial, harus dipraktekan sendiri dan mendapatkan pengalamannya sendiri. Semakin banyak dan sering meyolder pasti akan menemukan cara yang paling mudah.

Semoga membantu, selamat berkarya!

Mengenal Servo

Servo merupakan suatu alat yang digunakan untuk menghasilkan output yang sesuai dengan perintah yang diinginkan dengan menggunakan feeedback (umpan balik). Servo memiliki banyak macam, tapi untuk kesempatan kali ini hanya akan dibahas singkat tentang servo drive yang biasa digunakan di bidang Industri. 
Mungkin ada yang pernah mendengar yang namanya CNC. Mesin perkakas yang mampu bekerja dengan tingkat akurasi yang tinggi dengan waktu yang singkat. Di mesin inilah salah satu contoh aplikasi servo.

Kata "servo" sendiri berasal dari kata "servant" yang berarti pelayan. Dengan kata lain, servo adalah pelayan yang mampu bekerja dengan tepat dan cepat sesuai instruksi dari tuannya.  Sedang sistem servo dapat didefinisikan sebagai alat yang mampu menggerakkan pada kecepatan tertentu dan memposisikan suatu objek pada posisi yang ditentukan. Sistem kontrol otomatis seperti ini membutuhkan feedback (umpan balik) untuk dapat bekerja. Seperti yang dijelaskan pada gambar dibawah ini:

Dengan demikian sistem servo adalah sistem kontrol otomatis yang mendeteksi posisi mesin (output), mengumpan balik data tersebut ke bagian input, lalu membandingkannya dengan posisi yang telah ditentukan (input), kemuadian menggerakan mesin berdasarkan perbedaan data yang dibandingkan tadi. Dengan kata lain sistem servo adalah sistem kontrol yang menekan/mengupayakan agar data output sama persis dengan data input (atau lebih dikenal dengan referensi). Sebagai contoh data input(referensi) berubah, maka dengan segera servo akan meresponnya. Referensi input tidak hanya berupa referensi posisi tapi bisa juga berupa orientasi (sudut), tegangan, torsi, tekanan, dan lain-lain. Sistem kontrol seperti diatas yang menggunakan umpan balik (feedback) sering disebut close loop control (kontrol putaran tertutup).

Berikut ilustrasi dari sistem servo :

Sistem servo terdiri dari host controller, biasanya berupa PLC, lalu servo amplifier/servo drive (servopack, istilah servopack biasa digunakan untuk drive buatan Jepang, seperti Yaskawa, mitsubishi, fuji, reliance electric, dll), lalu servomotor.

Kemudian dibawah ini akan dijelaskan ilustrasi sistem servo dengan lebih lengkap:

Keterangan:

1. Controlled system; merupakan sistem mekanik dimana posisi/kecepatan akan dikontrol. Didalamnya terdapat drive yang menyalurkan torsi dari servomotor ke mesin dan Movable tabledigerakkan dari servomotor melalui gear. Sistem ini terdiri dari;

• Coupling + ball screw; ketika sistem menggunakan rasio "power transmission" 1:1, maka sistem ini yang sering digunakan. Dan kenyataannya, sistem inilah yang sering digunakan di mesin perkakas.
• Timing Belt + Trapezoidal Screw Thread; timing belt merupakan sebuah penghubung yang memiliki rasio "power transmission" yang bebas(tidak harus 1:1). Tapi karena trapezoidal screw thread tidak memiliki tingkat akurasi yang tinggi, maka jenis ini biasanya hanya digunakan untuk coupling kecil.

2. Servomotor; Motor utama yang menggerakkan mesin. Ada dua jenis motor, yakni motor AC dan motor DC. Servomotor DC dikendalikan oleh arus searah (DC). Hingga tahun 1980 istilah servomotor selalu diartikan sebagai servomotor DC, baru sejak tahun 1984, servomotor AC muncul dari hasil perkembangan pesat teknologi prosessor. Motor AC memiliki kelebihan dibanding motor DC, diantaranya perawatan mudah karena tidak menggunakan karbon brush, dan menghasilkan kecepatan tinggi karena tidak ada proses penyearahan. Servomotor AC ada 2 jenis, motor Synchronous dan motor induksi, tapi motorSynchronous-lah yang sering digunakan. Motor jenis ini berputar berdasarkan perubahan frekuensi arus bolak baliknya. Motor ini juga memiliki torsi yang kuat ketika berhenti, sehingga lebih ideal untuk penggunaan yang membutuhkan tingkat presisi yang tinggi. Seperti gambar diatas. Servomotor juga harus memiliki "instantaneous power" sehingga dapat mulai bergerak dengan segera setelah referensi diterima (cepat tanggap). istilah "power rating(kW/s)" sering digunakan untuk mengukur kemampuan tersebut. Power rating berarti banyaknya power yang dapat disalurkan per detiknya (kW/s). Semakin besar power ratingnya, semakin bertenaga servomotor tersebut.

3. Detector; merupakan pendeteksi posisi/kecepatan. Biasanya berupa encoder yang terpasang di belakang motor. Encoder terdiri 2 jenis;

• Incrimental Encoder; merupakan generator pulsa yang menghasilkan nilai pulsa tertentu tiap revolusi (contoh: 2000 pulse per revolution). jika encoder dihubungkan pada mekanik servo dan tiap pulsa diartikan suatu nilai panjang (contoh : 0,001mm), dengan begitu incrimental encoder dapat digunakan sebagai detector position. Tapi bagaimanapun juga encoder ini bukanlah pendeteksi posisi murni dan hanya mengeluarkan sinyal pulsa. Untuk itu, pengkalibrasian diperlukan tiap penentuan posisi.
• Absolute Encoder; didesign sedemikian rupa sehingga mampu mendeteksi sudut putaran sebaik mungkin, lebih presisi dibanding incrimental encoder. Sehingga memungkinkan tidak perlu dilakukan kalibrasi tiap akan mengoperasikan. Perbedaan mencolok dengan incrimental encoder adalah absolute encoder mampu menjaga track posisi putaran batang motor meskipun power tiba-tiba mati dan terjadi gerakan putaran sewaktu power mati.

4. Servo amplifier; Sebuah penguat yang mengolah sinyal error untuk mengoreksi perbedaan antara sinyal input (referensi) dengan sinyal umpan balik (feedback) sehingga menghasilkan output yang diharapkan. Servo amplifier terdiri dari comparator yang mengolah sinyal error dan power amplifier yang menguatkan sinyal agar mampu menggerakan servomotor. Seperti gambar diatas.

• Comparator; terdiri dari komparator dan kontrol. komparator berfungsi untuk membandingkan referensi dengan feedback dan menghasilkan sinyal differential. Sedang kontrol berfungsi untuk menguatkan dan menyalurkan sinyal differential.
• Power Amplifier menggerakan servomotor pada posisi/kecepatan yang sesuai dengan output Comparator.

5. Host controlled; alat yang mengendalikan servo amplifier dengan menggunakan referensi kecepatan/posisi berupa set point.

Referensi : Σ-Series SGM/SGMP/SGDA USER'S MANUAL, YASKAWA