TKA SMK/MAK Teknik Elektronika Interaktif

Sistem Kendali Mikrokontroler (Embedded Systems), Sensor Industri, dan Pemrograman PLC – Materi & Latihan TKA Teknik Elektronika SMK/MAK

Arsitektur mikrokontroler (Harvard vs Von Neumann, RISC, GPIO, PWM, Timer, Interrupt, komunikasi I2C/SPI/UART), sensor dan transduser industri (RTD PT100, Load Cell, Proximity Induktif/Kapasitif), arsitektur PLC, pemrograman Ladder Diagram (LD), timer TON/TOF, dan kontroler PID.

Tujuan Pembelajaran

Memprogram antarmuka GPIO, modulasi lebar pulsa (PWM), dan interupsi pada mikrokontroler.
Mengkalibrasi sinyal instrumen sensor analog (arus 4-20 mA dan tegangan 0-10 V).
Menyusun program Ladder Diagram untuk otomatisasi sekuensial konveyor mesin industri menggunakan PLC.

Materi & Pembahasan Konsep

TKA SMK/MAK

Selamat datang di modul Sistem Kendali Mikrokontroler (Embedded Systems), Sensor Industri, dan Pemrograman PLC pada mata pelajaran Teknik Elektronika SMK/MAK! Modul ini dirancang berdasarkan standar otomatisasi industri modern dan sistem kendali terdistribusi.

1. Mikrokontroler & Protokol Komunikasi Serial

GPIO (General Purpose Input/Output): Pin digital yang dapat dikonfigurasi sebagai input (dengan internal pull-up/down) atau output berdaya rendah.
PWM (Pulse Width Modulation): Mengatur daya output rata-rata dengan memanipulasi rasio siklus kerja (Duty Cycle): $V_{avg} = \text{Duty Cycle} \times V_{max}$.
Protokol Serial: I2C (2 kabel: SDA dan SCL, sistem master-slave ber-alamat), SPI (4 kabel: MOSI, MISO, SCK, SS berkecepatan tinggi full duplex), UART (2 kabel: TX dan RX asinkron).

2. Programmable Logic Controller (PLC) & Sensor Industri

Standar Sinyal Instrumen: Loop arus 4-20 mA (sangat tahan terhadap gangguan derau jarak jauh; 4 mA sebagai 'live zero' pendeteksi kawat putus) dan tegangan 0-10 V.
Ladder Diagram: Kontak Normally Open (NO - $--[\ ]--$), Normally Closed (NC - $--[/]--$), Coil Relay ($-(\ )-$), Timer ON Delay (TON), Timer OFF Delay (TOF), Counter Up (CTU).

Referensi: Kerangka Standar Asesmen TKA Pusmendik Kemendikdasmen RI

Simulasi CBT

Latihan Interaktif (18 Soal)

Penilaian aman & otomatis

Cek Pemahaman

3 Soal

Soal 1 Pilihan Ganda mudah

5 Poin

Standar sinyal analog instrumentasi industri yang paling populer digunakan karena memiliki kekebalan tinggi terhadap derau (noise) pada kabel transmisi jarak jauh dan mampu mendeteksi kawat putus (live zero) pada 4 mA adalah:

A Loop Arus 4 - 20 mA B Tegangan 0 - 220 Volt AC C Arus 100 - 500 Ampere D Hambatan 0 - 1 Ohm

Soal 2 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Manakah jalur kabel sinyal yang digunakan pada protokol komunikasi serial sinkron I2C (Inter-Integrated Circuit)? (Pilih dua jalur benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. SDA (Serial Data Line) B. SCL (Serial Clock Line) C. MOSI (Master Out Slave In) D. TXD (Transmit Asynchronous)

Soal 3 Benar / Salah mudah

5 Poin

Tentukan Benar atau Salah prinsip siklus pemindaian (Scan Cycle) Programmable Logic Controller (PLC)!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Siklus pemindaian (scan cycle) PLC terdiri dari tiga tahapan utama: Baca Masukan (Read Inputs) -> Eksekusi Logika Program -> Perbarui Keluaran (Update Outputs).	Benar	Salah
Waktu satu siklus pemindaian (Scan Time) pada PLC modern umumnya berlangsung sangat cepat dalam orde fraksi milidetik.	Benar	Salah
PLC berhenti memproses program secara permanen setiap kali ada tombol kontak NO yang ditekan oleh operator.	Benar	Salah

Latihan TKA

10 Soal

Soal 4 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Dalam mikrokontroler, teknik modulasi yang mengubah lebar pulsa sinyal digital dengan frekuensi tetap untuk mengatur kecepatan motor DC atau kecerahan lampu LED dinamakan:

A Pulse Width Modulation (PWM) B Amplitude Shift Keying (ASK) C Frequency Modulation (FM) D Phase Locked Loop (PLL)

Soal 5 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Jenis sensor kedekatan (proximity sensor) yang bekerja berdasarkan perubahan medan elektromagnetik frekuensi tinggi dan HANYA mampu mendeteksi benda atau sasaran berbahan logam konduktif adalah:

A Proximity Sensor Induktif B Proximity Sensor Kapasitif C Sensor Ultrasonik sonar D Sensor LDR optik

Soal 6 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Manakah jenis instruksi pewaktu (Timer) dasar dalam pemrograman Ladder Diagram PLC? (Pilih dua instruksi benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. TON (Timer On-Delay) B. TOF (Timer Off-Delay) C. TXX (Timer Infinite Jam) D. T-Stop (Timer Pemutus Arus PLN)

Soal 7 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Sensor suhu industri RTD (Resistance Temperature Detector) tipe PT100 memiliki karakteristik resistansi standar sebesar 100 Ohm pada temperatur:

A 0 derajat Celcius B 100 derajat Celcius C 25 derajat Celcius D -100 derajat Celcius

Soal 8 Benar / Salah sedang

5 Poin

Tentukan Benar atau Salah prinsip penanganan interupsi (Hardware Interrupt) pada mikrokontroler!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Sinyal interupsi perangkat keras (hardware interrupt) menghentikan sementara jalannya program utama untuk mengeksekusi subrutin layanan interupsi (ISR).	Benar	Salah
Pemanfaatan interupsi jauh lebih efisien dalam menghemat siklus instruksi prosesor dibandingkan metode pengecekan berulang terus-menerus (Polling).	Benar	Salah
Rutin layanan interupsi (ISR) dianjurkan memuat perintah delay waktu tunggu selama 10 menit agar mikrokontroler rileks.	Benar	Salah

Soal 9 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Rangkaian pengunci logika pada Ladder Diagram PLC yang menjaga sebuah coil output tetap aktif (ON) meskipun tombol tekan Start (push button NO) telah dilepaskan kembali disebut rangkaian:

A Self-Holding / Latching circuit B Bypass Short circuit C Oscillator circuit D Open Loop circuit

Soal 10 Pilihan Ganda Kompleks sedang

5 Poin

Manakah jalur komunikasi bus serial pada antarmuka Serial Peripheral Interface (SPI)? (Pilih dua jalur benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. MOSI (Master Output, Slave Input) B. MISO (Master Input, Slave Output) C. HDMI Video Cable D. VGA Display Pin

Soal 11 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Komponen isolasi optik (Optocoupler) yang dipasang pada modul kartu input/output digital PLC berfungsi untuk:

A Mengisolasi rangkaian mikroprosesor internal PLC secara elektrik dari lonjakan tegangan transien di lapangan (galvanic isolation) B Menerangi ruang panel listrik agar teknisi tidak gelap gulita C Mengubah sinyal digital menjadi gambar video berwarna D Mempercepat pendinginan kipas angin prosesor

Soal 12 Benar / Salah sedang

5 Poin

Tentukan Benar atau Salah peran tiga aksi kontroler PID (Proportional, Integral, Derivative)!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Aksi kontrol Proporsional (P) menghasilkan output kendali yang sebanding lurus dengan nilai kesalahan (error) saat ini.	Benar	Salah
Aksi kontrol Integral (I) mengeliminasi galat kondisi mantap (steady-state error) dengan mengintegrasikan akumulasi galat terhadap waktu.	Benar	Salah
Aksi kontrol Derivatif (D) memperlambat respon dengan meredam osilasi berdasarkan laju kecepatan perubahan galat.	Benar	Salah

Soal 13 Pilihan Ganda sedang

5 Poin

Protokol komunikasi industri berbasis master-slave paling tua dan populer yang mentransmisikan data register alamat perangkat melalui jaringan kabel serial RS-485 atau Ethernet TCP/IP adalah:

A Modbus (RTU / TCP) B Bluetooth Low Energy Audio C ZigBee Smart Lighting D NFC Tap Payment

Tantangan Penalaran

5 Soal

Soal 14 Pilihan Ganda sulit

5 Poin

Sebuah sistem pengatur suhu tungku pemanas industri dikendalikan oleh algoritma PID. Pada uji respon undak (step response), suhu tungku mengalami lonjakan overshoot sebesar 40% dan terus berosilasi lama sebelum mencapai suhu target (setpoint). Modifikasi parameter kontroler PID apa yang paling tepat untuk meredam osilasi liar dan menekan overshoot tersebut?

A Menurunkan gain Proporsional (Kp) dan menaikkan waktu Derivatif (Kd) untuk memperkuat aksi peredam osilasi sistem B Menaikkan gain Proporsional (Kp) setinggi mungkin hingga 100 kali lipat C Menghilangkan sensor suhu tungku agar tidak terbaca oleh kontroler D Mematikan aliran listrik pemanas dan menuangkan bensin ke dalam tungku

Soal 15 Pilihan Ganda Kompleks sulit

5 Poin

Dalam perancangan sistem interlock keselamatan mesin pres logam berkapasitas 500 ton menggunakan Safety PLC, kriteria desain keselamatan apa yang diwajibkan standar ISO 13849-1 (Performance Level e)? (Pilih dua kriteria benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Menerapkan redundansi saluran ganda (Dual Channel Redundancy) dengan pengujian diagnostik otomatis mandiri (cross-monitoring). B. Penggunaan tombol darurat (Emergency Stop) berkontak ganda Normalmente Closed (dual NC) dengan mekanisme positive opening. C. Menggunakan kabel kawat telepon tipis tanpa isolasi pelindung. D. Menghilangkan tombol darurat agar operator fokus bekerja terus.

Soal 16 Benar / Salah sulit

5 Poin

Evaluasi fenomena 'Bouncing' pada sakelar mekanik dan metode de-bouncing mikrokontroler!

Tentukan apakah setiap pernyataan di bawah ini Benar atau Salah!

Pernyataan	Benar	Salah
Contact Bouncing merupakan fenomena getaran mekanik saat kontak sakelar menutup/membuka yang menghasilkan lonjakan transien pulsa biner semu selama 5-20 ms.	Benar	Salah
Teknik de-bouncing perangkat lunak memverifikasi kestabilan kondisi logika masukan setelah jeda waktu sampling tertentu sebelum mengakui penekanan tombol.	Benar	Salah
Sakelar mekanik tidak pernah mengalami bouncing karena terbuat dari emas murni.	Benar	Salah

Soal 17 Pilihan Ganda sulit

5 Poin

Sebuah Load Cell (sensor jembatan regangan / strain gauge) menghasilkan sinyal keluaran diferensial yang sangat kecil sebesar 2 mV per Volt eksitasi pada kapasitas beban penuh 100 kg. Jika tegangan eksitasi jembatan adalah 10 Volt, berapakah tegangan keluaran maksimum Load Cell pada beban 100 kg?

A 20 mV (0,020 Volt) B 200 Volt C 2 mV murni D 10 Volt murni

Soal 18 Pilihan Ganda Kompleks sulit

5 Poin

Sebuah sistem pengisian botol otomatis dikendalikan PLC mengalami masalah di mana botol sering terbentur konveyor karena pembacaan sensor optik photo-electric terganggu oleh debu dan pantulan sinar matahari luar pabrik. Rekomendasi perbaikan teknik apa yang tepat? (Pilih dua rekomendasi benar)

Centang semua pilihan yang kamu anggap benar! A. Menggunakan sensor retro-reflektif terpolarisasi (Polarized Retroreflective) dengan sumber sinar inframerah termodulasi frekuensi tinggi. B. Memasang tudung pelindung fisik (sunlight shield) dan membersihkan lensa optik sensor secara berkala dalam jadwal TPM. C. Mewajibkan semua botol dilapisi cat perak berkilap cermin. D. Mematikan sistem konveyor dan memindahkan botol satu per satu dengan tangan manual.

Sudah Selesai Mengerjakan?

Pastikan semua soal telah kamu jawab sebelum melihat skor dan pembahasan.

« Topik Sebelumnya Komponen Semikonduktor (Dioda, BJT, MOSFET), Penguat Op-Amp, dan Sistem Logika Digital Kembali ke Daftar » Teknik Elektronika

Nomor Soal

0 / 18

• Belum • Terjawab • Ragu

Ke Atas Soal

Tes Kemampuan Akademik SMK/MAK • Teknik Elektronika Gratis & Otomatis