Siri Kejuruteraan: Ada apa dengan Kejuruteraan Elektrik/Elektronik? Bahagian 1

Dilema seorang pelajar Kejuruteraan Elektrik/Elektronik, barangkali. (komik berdasarkan pengalaman sebenar)

Pernah sekali admin ditanya seorang pakcik.
“Ambil kursus apa di universiti?”

“Kejuruteraan Elektrik Pakcik.” ujar saya.

Dia terus tanya, “Boleh tolong pakcik buat “wiring” (pemasangan wayar) di rumah?”

Saya senyum sumbing. Tapi tidak mengapa. Pengetahuan masyarakat tentang sesuatu bidang akan mencakupi perkara yang asas dan paling dekat dengan kehidupan. Apabila ditanya, memang tugas kita untuk berkomunikasi tentang apa sebenarnya yang terkandung dalam silibus kita. Inilah amanah pembelajaran dan tujuan biasiswa diberi pada kita semua, supaya pengetahuan tersebut dapat dimanfaatkan buat masyarakat.

Apa agaknya gambaran anda bila seseorang mengambil bidang kejuruteraan Elektrik/Elektronik?

Apa yang sebenarnya dipelajari ketika mengambil kursus Kejuruteraan Elektrik ya?

“Boleh ke saya cuba belajar salah satu subjek ni sendiri dan mencapai kebolehan/kepakaran tertentu?” InsyaAllah boleh. Dan kepakaran yang tertentu seperti ini akan membantu kerjaya anda didalam bidang industri!

Berikut adalah penerangan ringkas sebahagian dari subjek yang diambil . Disini, kami ingin memberi gambaran secara umum sahaja tanpa menggunakan bahasa yang terlalu teknikal. Subjek-subjek yang disebut di sini merangkumi apa yang secara khususnya dipelajari dalam dua tahun pertama. (Peringatan: subjek-subjek ini mungkin ada sedikit perbezaan dari segi nama dan kandungan, bergantung pada keutamaan atau polisi universiti/kolej)

1.Teori litar elektrik: Di sini kita akan mempelajari asas-asas teori tentang arus, rintangan, aruhan, kemuatan, dan beberapa hukum-hukum berkaitan litar elektrik (Contoh: Hukum Kirchoff, Ohm dan sebagainya). Kepentingan subjek ini adalah terletak kepada pemahaman kita tentang implikasi kepada sifat litar tersebut bagi kombinasi komponen tertentu. Di sini, anda akan memahami fungsi litar selari atau bersiri, jumlah arus yang melalui jaringan tertentu, dan sebagainya.

Kebanyakan kandungan pembelajaran di sini adalah berbentuk teori, dan asas makmal untuk mencerminkan aplikasi pembelajaran subjek ini akan dihadkan pada simulasi komputer seperti OrCAD PSpice dan sebagainya. Ada banyak juga perisian yang percuma.

Image result for pspice

Simulasi litar menggunakan perisian PSpice

Pada peringkat yang lebih tinggi, (biasanya mempunyai lebih dari satu siri, yang diambil pada tahun ke-2), litar elektrik akan dibahas dari segi matematik yang terperinci dan dimensi lain seperti Pengubah Fourier (Fourier Transform) dan sebagainya.

2. Litar Elektronik: Di sini penggunaan komponen semikonduktor akan diberi keutamaan, seperti transistor, diod, disamping mengaplikasikan teori litar asas di atas. Subjek ini begitu luas aplikasinya. Secara mudah, ia adalah suatu bidang tersendiri. Disebabkan itu, ada banyak program Sarjana Muda yang mengasingkan Kejuruteraan Elektronik dan Kejuruteraan Elektrik sebagai bidang yang berlainan.

Secara asasnya, anda akan mempelajari perincian komponen-komponen tersebut pada peringkat yang lebih mendalam, dari segi teori, bahan, dan hukum-hukum yang berkaitan. Mungkin bunyinya agak ringkas, tapi tahukan anda, transistor adalah nadi bagi segala peralatan elektronik moden sekarang? Jika anda minat untuk mula buat projek sendiri, anda boleh cuba untuk membina litar untuk menyalakan LED seperti berikut:

Image result for light up an LED circuit

Apabila anda sudah berjaya mendapatkan sebiji papan uji atau “breadboard” seperti di atas, anda boleh cuba menyelami alam litar elektronik dengan membeli perintang yang boleh dilaras (atau trimpot) untuk mengawal kecerahan pancaran. Apabila anda berjaya memahami asas seperti arah arus dan rintangan, anda boleh mula untuk mencuba projek yang lebih mencabar! Boleh bertanya dengan kami apa yang anda rasa anda mahu cuba!

3. Fizik Semikonduktor: Ini adalah subjek yang akan memperincikan sifat-sifat semikonduktor dalam komponen elektronik, khasnya transistor dan diod, pendopan atau “doping”, PN atau NP junction, Diod Zener dan Diod Pemancar Cahaya (LED). Secara mudah, disini anda akan mempelajari mengapa komponen elektronik mempunyai sifat yang lebih rumit berbanding komponen elektrik yang ringkas seperti perintang dan kapasitor.

Ini adalah contoh penjelasan bagaimana sebuah transistor beroperasi. Video dari Veritasium.

3. Pengaturcaraan komputer (Programming): Subjek ini menerapkan penggunaan aplikasi kod, kebiasaannya bermula dengan C++ atau C yang ditulis dalam perisian komputer untuk menjalankan tugas tertentu, kebiasaannya adalah tugas yang berulang-ulang (repetitive task). Apabila disebut C++ atau C dan sebagainya, ianya bermaksud “bahasa” bagi satu-satu pengaturcaraan yang mempunyai kelebihan masing-masing. Secara analoginya, bahasa Cina dalam bentuk simbol (seperti 中文) mempunyai kelebihan dari segi kepadatan makna dan boleh dibaca dari kiri atau kanan, dan mempunyai tatabahasa yang agak ringkas. Akan tetapi, menulis dalam bahasa Cina mengambil masa yang agak lama kerana sifat simbolik bagi setiap perkataan yang digunakan, berbanding menulis dalam bahasa Malaysia atau Inggeris yang menggunakan abjad Rumi. Akan tetapi bahasa Inggeris/Malaysia mempunyai jumlah perkataan yang banyak, maka lebih masa yang digunakan untuk mengatur perbendaharaan dan tatabahasa dalam penulisan. Dalam dunia pengaturcaraan komputer, pro dan kontra seperti ini juga boleh didapati.

Jika anda berminat, anda boleh menghasilkan permainan atau “game” yang mudah dengan Visual Basic, yang boleh dimuat turun secara percuma dari Microsoft. Dari sini, pelbagai asas pengaturcaraan yang anda boleh capai. Pengetahuan pengaturcaraan komputer adalah amat penting untuk menjalankan banyak tugas, dan juga amat menyeronokkan apabila kita sudah mencapai tahap kebiasaan.

Apabila anda menguasai satu “bahasa” pengaturcaraan seperti C++, C, Basic, Pascal dan sebagainya, akan menjadi mudah untuk anda berpindah kepada “bahasa” yang lain kerana strukturnya adalah agak sama.

Popular Programming Language Graph

Sesiapa pun boleh mempelajarinya! Dan yang penting, perisian ini adalah percuma!

4. Sistem Digital: Dalam subjek ini, anda akan mempelajari get-get logik (ingat lagi AND, OR, NOR, XOR?). Ya.. seperti semasa mengambil Fizik SPM. Tetapi di sini, anda akan mempelajari bagaimana get-get logik ini berfungsi pada skala yang besar dan praktis. Anda akan faham bagaimana sebuah kalkulator berfungsi, bagaimana sistem-sistem penggera beroperasi, dan satu fakta menarik: memori dalam “flash drive” anda terdiri dari get logik Flip-Flop!

Gambar dari http://ift.tt/2p2t0Mw

5. Instrumentasi: Ini adalah subjek yang mana anda akan belajar menghubungkan dunia kejuruteraan elektrik kepada elektronik. Disini, sistem kawalan bermaksud bahawa anda akan mempelajari cara untuk mengawal mekanisma tertentu menggunakan litar elektronik, dan mengubah isyarat dari satu komponen dan satu komponen yang lain. Di sini, anda akan mula mendalami aplikasi penggunaan penguat operasi (operational amplifier) yang digunakan untuk pelbagai fungsi, seperti mengubah isyarat dari pengesan yang mempunyai keluaran voltan yang rendah kepada voltan yang lebih tinggi, supaya bacaan dari sebuah pengesan boleh dibaca dengan mudah.

Image result for op-amp circuits

Contoh litar op-amp untuk membesarkan isyarat (inverting amplifier)

Ingin mencuba sebuah projek mudah? Anda boleh membina sebuah litar dengan op-amp untuk mengawal sebuah LED dari jarak jauh dengan beberapa komponen sahaja! Sila tinggalkan komen di sini jika anda berminat mencuba. Sebuah artikel akan ditulis untuk projek mini seperti ini.

6. Mesin Elektrik: Subjek ini akan memfokuskan tentang teori bagaimana beberapa jenis motor beroperasi. Ini termasuk motor arus terus, motor arus ulang alik, motor induksi, dan lain-lain. Sebagai permulaan ke dalam dunia motor, anda boleh mencuba untuk membina satu!

[motor+2+pole.bmp] Sebuah tutorial membina motor DC boleh didapati disini.