BAB II PNEUMATIK 2. 1. Dasar-dasar Pneumatik 2.1.1. Sifat-sifat fisika dari udara Permukaan bumi ini ditutupi oleh udara. Udara adalah campuran gas yang terdiri atas senyawa : - sekitar 78 % dari volum adalah Nitrogen - sekitar 21 % dari volum adalah Oksigen sisanya adalah campuran karbon dioksida,argon, hydrogen neon, helium, krypton dan xenon. Karena segala sesuatu di bumi ini menerima tekanan yaitu tekanan absolut atmosfir, maka tekanan ini tidak bisa dirasakan. Pada umumnya tekanan atmosfir dianggap sebagai tekanan dasar, sedangkan yang bervariasi (akibat penyimpangan nilai) adalah :
Tekanan ukur
= Pg
Tekanan Vakum = Pv Tekanan atmosfir tidak mempunyai nilai yang konstan, seperti terlihat pada gambar 2.1. kPa (bar) Tekanan atmosfir (bervariasi)
Tekanan absolut Pab
Tekanan ukur Pg
Pat ≈1 bar Vakum
Pv
Gambar 2.1. Tekanan Udara
Universitas Sumatera Utara
Variasi nilainya tergantung pada letak geografis dan iklimnya. Daerah dari garis nol tekanan absolut sampai garis tekanan atmosfir disebut daerah vakum dan diatas garis tekanan atmosfir adalah daerah tekanan ukur. Tekanan absolut ini terdiri atas tekanan atmosfir (Pat) dan tekanan ukur (Pg). Tekanan absolut biasanya 1 bar (100 kPa) lebih besar dari tekanan ukur.
2.1.2. Karakteristik Udara Sebagaimana umumnya gas, udara juga tidak mempunyai bentuk yang khusus sehingga sangat mudah berubah. Udara akan berubah bentuk sesuai dengan tempatnya. Udara dapat dimampatkan dan selalu berusaha untuk mengembang. Seperti terlihat pada gambar 2.2.,
Hukum Boyle Mariote
menjelaskan sifat : Volume dari massa gas yang tertutup pada temperatur konstan adalah berbanding terbalik dengan tekanan absolut atau hasil kali dari volume dan tekanan absolut adalah konstan untuk massa gas tertentu. p1 * V1 = p2 * V2 = p3 * V3 = konstan
F1
V1 p1
F2
V2 p2
F3
V3 p3
Gambar 2.2. Hubungan antara Tekanan dan Volum
Universitas Sumatera Utara
2.2. Pengadaan Udara dan Distribusi Supaya dapat menjamin keandalan pengendalian pneumatik, harus disediakan udara yang kualitasnya memadai. Termasuk didalamnya adalah faktorfaktor sebagai berikut : udara yang bersih, kering, dan tekanan yang tepat. Jika ketentuan-ketentuan ini diabaikan, maka akibatnya adalah keandalan mesin tidak terjamin dan dengan demikian akan menaikkan biaya perbaikan dan penggantian komponen. Udara bertekanan diperoleh dari kompresor, kemudian dialirkan melalui beberapa elemen sampai mencapai pemakai. Apabila tidak menggunakan persiapan yang baik dalam penyalurannya dan pemilihan komponen yang salah akan mengurangi kualitas udara tersebut. Elemen-elemen berikut harus dipergunakan dalam penyiapan udara bertekanan : - Kompresor udara - Tangki udara - Penyaring udara dengan pemisah air - Pengering udara - Pengatur tekanan - Pelumas - Tempat pembuangan untuk kondensasi Jenis dan penempatan kompresor turut mempengaruhi kadar partikelpartikel debu, minyak dan air masuk ke dalam sistem. Persiapan udara yang kurang baik akan mengakibatkan sering menimbulkan gangguan dan menurunkan daya tahan sistem pneumatik. Berikut adalah gejala-gejala yang tampak : - Keausan yang cepat pada seal dan elemen yang bergerak dalam katup dan silinder
Universitas Sumatera Utara
- Katup akan beroli.
2.2.1. Tingkatan Tekanan Umumnya, elemen-elemen pneumatik seperti silinder dan katup disiapkan untuk menerima tekanan kerja maksimal 8 – 10 bar. Memang untuk pengoperasian yang ekonomis, tekanan 6 bar sudah cukup. Tetapi karena adanya tahanan arus pada masing-masing komponen dan dalam pipa-pipa saluran, sambungan pipa, panjang pipa, kebocoran, maka harus diperhitungkan pula nilai susut tekanan antara 0,1 sampai 0,5 bar. Oleh sebab itu, kompresor harus menyediakan tekanan 6,5 sampai 7 bar supaya tekanan kerja sebesar 6 bar tetap terjamin. Jika tiba-tiba ada perubahan tekanan komsumsi, tangki udara bisa dipasang untuk menstabilkan tekanan pada jaringan kerja udara bertekanan. Pada operasi normal tangki udara ini diisi oleh kompresor, dengan alasan untuk cadangan yang dapat digunakan setiap saat. Hal ini juga membuat kemungkinan untuk mengurangi terjadinya hidup matinya kompresor.
2.2.2. Tangki Udara Tangki menghasilkan tekanan udara yang konstan di dalam sistem pneumatik, tanpa memperhatikan pemakaian yang berubah-ubah. Fungsi lain dari tangki adalah sebagai penyedia udara darurat ke sistem bila tiba-tiba terjadi kegagalan pada sumber, seperti terlihat pada gambar 2.3.
Universitas Sumatera Utara
Alat ukur Tekanan
Alat ukur Temperatu
Katup Shut Off
Buangan Air
Gambar 2.3. Tangki Udara Permukaan tangki yang luas akan mendinginkan udara, sehingga embun dalam udara akan menjadi air. Oleh karena itu, penting pada tangki bagian bawah dipasang kran untuk membuang air kondensasi. Ukuran tangki udara bertekanan tergantung dari : - Volume udara yang ditarik ke dalam tangki - Pemakaian udara oleh pengguna - Ukuran saluran - Jenis dari pengaturan siklus kerja kompresor - Penurunan tekanan yang diperkenankan dari jaringan saluran.
2.2.3. Distribusi Udara Untuk menjamin distribusi udara yang handal dan lancar harus diperhitungkan besarnya tekanan yang dibangkitkan oleh kompresor. Pengatur tekanan terpusat dipasang untuk menjamin agar saringan udara bertekanan menjadi stabil tekanannya. Sistem pendistribusian udara dapat dilihat pada gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4. Sistem Distribusi Udara Tekanan konstan adalah syarat agar operasi kontrol pneumatik bebas dari kesalahan. Untuk mendapatkan tekanan yang konstan, pengatur tekanan dipasang sealiran dengan filter udara yang berfungsi untuk menjaga kestabilan tekanan tanpa memperhatikan fluktuasi tekanan atau pemakaian udara dalam sistem. Tekanan udara seharusnya disesuaikan dengan kebutuhan masing-masing instalasi. Dalam pendistribusiannya terjadi penurunan tekanan dan pendinginan luar yang dapat menghasilkan kondensat dalam pipa sistem. Supaya kondensat ini dapat dibuang, saluran harus diletakkan pada kemiringan 1-2 %. Kemudian kondensat dapat dibuang pada titik terendah melalui pembuang pipa.
2.3. Sensor Kedekatan (Proximity) Sensor kedekatan adalah alat yang dapat mendeteksi adanya objek (target) tanpa adanya kontak fisik. Sensor jenis ini adalah alat elektronis solid-state yang terbungkus rapat untuk melindungi terhadap pengaruh getaran, cairan, kimiawi, dan korosif yang berlebihan yang dijumpai pada lingkungan industri. Sensor kedekatan (proximity) digunakan apabila :
Universitas Sumatera Utara
Objek yang sedang dideteksi terlalu kecil, terlalu ringan atau terlalu lunak untuk dapat mengoperasikan sakelar mekanis.
Diperlukan respon yang cepat dan kecepatan penghubungan yang tinggi seperti pada pemakaian perhitungan atau pengendali.
Sistem pengendali elektronis cepat menghendaki sinyal input bouncefree.
Diperlukan ketahanan umur pelayanan dan keandalan pelayanan.
Sensor kedekatan ini terdiri dari dua jenis yaitu sensor kedekatan induktif dan sensor kedekatan kapasitif. Masing-masing mempunyai cara pengaktifan yang berbeda dalam pemakaiannya. Pada gambar 2.5 dapat dilihat sensor kedekatan (proximity).
Gambar 2.5. Sensor Kedekatan (Proximity)
2.3.1. Sensor Kedekatan Induktif Sensor kedekatan induktif adalah alat yang diaktifkan oleh objek logam. Suatu pemakaian diperlihatkan pada gambar 2.6(c). Sensor kedekatan (A’ dan B’) mendeteksi target A dan B yang bergerak pada arah yang diperlihatkan oleh anak panah. Ketika A mencapai A’ mesin berbalik arah putarnya; mesin berbalik lagi ketika B mencapai B’. Pada prinsipnya sensor induktif terdiri dari kumparan, osilator, rangkaian detektor dan output elektronis seperti terlihat pada gambar 2.6.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6. Sensor Kedekatan Induktif Ketika energi diberikan, osilator bekerja membangkitkan medan frekuensi tinggi,
dimana
osilator
merupakan
suatu
rangkaian
elektronis
untuk
membangkitkan bentuk gelombang ac dan frekuensi dari sumber energi dc. Pada saat itu harus tidak ada bahan konduktif apapun pada medan frekuensi. Apabila objek medan masuk pada medan frekuensi tinggi arus eddy akan terinduksi pada permukaan target. Hal ini akan mengakibatkan kerugian energi pada rangkaian osilator sehingga menyebabkan lebih kecilnya amplitudo osilasi. Rangkaian detektor merasakan perubahan beban spesifik pada amplitudo dan membangkitkan sinyal yang akan menghidupkan atau mematikan output elektronik. Apabila objek logam meninggalkan wilayah sensor, osilator membangkitkan lagi, membuat sensor kembali lagi ke status normalnya.
2.3.2. Sensor Kedekatan Kapasitif Sensor kedekatan kapasitif adalah alat yang dapat diaktifkan oleh bahan konduktif dan non-konduktif. Kerja sensor kapasitif juga didasarkan pada prinsip osilator. Meskipun demikian, kumparan sisi aktif dari sensor kapasitif yang
Universitas Sumatera Utara
dibentuk oleh dua elektroda logam agak mirip dengan kapasitor terbuka, seperti gambar 2.7.
Gambar 2.7. Sensor Kedekatan Kapasitif Elektroda-elektroda akan membentuk medan elektrostatis pada saat target mencapai sisi sensor, ini menyebabkan rangkaian akan mulai berosilasi. Amplitudo osilasi diukur dengan rangkaian pengevaluasian yang membangkitkan sinyal untuk menghidupkan atau mematikan output elektronik. Seperti pada gambar 2.7(b), cairan yang mengisi tabung gelas atau plastik dapat dimonitor dari luar tabung dengan sensor kedekatan kapasitif. Dalam beberapa pemakaian, tabung kosong dideteksi dengan sensor kedua yang mulai mengalirkan cairan. Aliran akan tertutup apabila level mencapai bagian atas sensor. Untuk mengaktifkan sensor induktif diperlukan bahan konduktif. Sensor kapasitif dapat diaktifkan dengan bahan konduktif dan non-konduktif misal kayu, plastik, ataupun cairan. Dengan keuntungan sensor kapasitif ini (dibandingkan dengan sensor induktif) muncul beberapa kelemahan. Misalnya, saklar kedekatan induktif dapat diaktifkan hanya dengan logam dan tidak peka dengan kelembaban, debu, kotoran dan yang sejenisnya. Saklar kedekatan kapasitif dapat diaktifkan apabila tidak ada logam (misalnya, untuk penentuan level cairan).
Universitas Sumatera Utara
2.4. Katup Kontrol Dalam dunia industri pada saat ini khususnya dalam bidang pengontrolan, tidak terlepas dari peran dari sebuah katup. Katup dapat dibagi dalam beberapa jenis berdasarkan fungsinya yang berkaitan dengan jenis sinyal, cara aktifnya, dan konstruksinya. Fungsi utama dari katup adalah untuk merubah, membangkitkan atau membatalkan
sinyal untuk tujuan penyensoran, pemrosesan, dan
pengontrolan. Sebagai tambahan, katup dipakai juga sebagai katup daya untuk menyuplai udara bertekanan ke aktuator.
2.4.1. Katup Kontrol Arah Katup kontrol arah mengontrol sinyal udara yang lewat dengan cara membangkitkan, mengubah, atau mengalihkan sinyal. Dalam bidang teknologi kontrol ukuran dan konstruksi katup tidak kalah penting dibandingkan dengan pembangkitan sinyal dan cara aktifnya. Konstruksi dari katup kontrol arah ada dua macam yaitu jenis poppet dan jenis geser. Jenis poppet untuk laju aliran yang rendah dan biasanya digunakan sebagai sinyal masukan dan sinyal pengolah. Sedangkan jenis katup geser mampu memberikan aliran yang lebih besar, sehingga memungkinkan katup ini berfungsi sebagai pengontrol daya dan aktuator.
2.4.2. Katup Kontrol Aliran Katup kontrol aliran menghambat atau mencekik udara dalam arah tertentu untuk mengurangi laju aliran udara dan juga mengatur aliran sinyal. Jika katup kontrol aliran diputar penuh ke kiri maka aliran akan terbuka luas, sehingga aliran
Universitas Sumatera Utara
udara akan hampir sama jumlahnya dengan jika katup tidak dipasang. Dalam beberapa hal dimungkinkan untuk mendapatkan variasi bukaan dari katup. Mulai dari terbuka penuh sampai tertutup penuh. Jika katup kontrol aliran digabungkan dengan katup satu arah sehingga fungsi kontrol aliran bekerja satu arah dan arah yang berlawanan akan mengalirkan udara secara penuh tanpa melalui cekikan. Apabila katup satu arah tidak dipasang, maka pembatas akan membatasi aliran udara pada kedua arahnya. Katup kontrol aliran dipasang sedekat mungkin dengan elemen kerja jika dimungkinkan dan harus bisa diatur untuk memenuhi kebutuhan dan aplikasinya.
2.4.3. Katup Kontrol Tekanan Katup kontrol tekanan banyak dipakai dalam sistem kontrol pneumatik. Katup kontrol tekanan ini dapat dibagi dalam beberapa jenis, yaitu : - Katup pengatur tekanan - Katup pembatas tekanan - Katup sekuens tekanan Katup pengatur tekanan adalah mengatur tekanan kerja dalam rangkaian kontrol dan menjaga tekanan agar tetap konstan
dengan mengabaikan faktor turun
naiknya tekanan di dalam sistem. Katup pembatas tekanan, banyak dipakai pada sisi aliran keluaran dari kompresor guna menjamin agar tangki terbatas tekanannya, sebagai faktor keamanan dan menjamin tekanan yang disuplai ke sistem sudah diatur pada tekanan yang benar. Katup sekuens tekanan dipakai untuk menyensor tekanan saluran luar dan membandingkan tekanan saluran itu terhadap harga tekanan yang diminta. Bila
Universitas Sumatera Utara
harga tekanan terpenuhi, maka katup akan memberikan sinyal. Pengaturan harga tekanan yang diminta dengan cara mengatur pegas yang melawan tekanan masuk.
2.4.4. Katup kombinasi Bermacam elemen yang fungsinya dikombinasikan, akan didapatkan sebuah fungsi yang baru. Komponen yang baru bisa dibangun dengan mengkombinasikan tiap elemen atau diproduksi sebagai satu elemen yang kompak untuk mengurangi kerumitan dan ukuran. Salah satu contoh adalah katup tunda waktu yang mengkombinasikan katup pengontrol aliran satu arah, sebuah tabung, dan sebuah katup kontrol arah 3/2.
2.5. Aktuator dan Alat Keluaran Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol dan aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir. Jenis lain dari bagian keluaran digunakan untuk mengindikasi status kontrol sistem atau aktuator. Aktuator pneumatik bisa diuraikan pada dua kelompok gerak lurus dan putar: 1.Gerakan lurus (gerakan linier) -
silinder kerja-tunggal
-
silinder kerja-ganda
Universitas Sumatera Utara
2. Gerakan putar -
aktuator yang berputar
Silinder Kerja- tunggal Dengan memberikan udara bertekanan pada sisi permukaan piston, sisi yang lain terbuka ke atmosfir. Silinder hanya bisa memberikan gaya kerja pada satu arah. Gerakan piston kembali masuk diberikan oleh gaya pegas yang ada di dalam silinder atau memberikan gaya dari luar. Gaya pegas yang ada dalam silinder direncanakan hanya untuk mengembalikan silinder pada posisi mulai dengan alasan agar kecepatan kembali tinggi pada kondisi tanpa beban. Pada silinder kerja tunggal dengan pegas, langkah silinder dibatasi oleh panjangnya pegas. Oleh karena itu silinder kerja tunggal dibuat maksimum langkahnya sampai sekitar 80 mm. Menurut konstruksinya silinder kerja-tunggal dapat melaksankan berbagai fungsi gerakan, seperti : menjepit benda kerja, pemotongan, pengeluaran, pengepresan, pemberian dan pengangkat. Silinder Kerja-ganda Prinsip konstruksi silinder kerja-ganda adalah sama dengan silinder kerjatunggal, tetapi tidak memiliki pegas pengembali, dan dua lubang saluran dipakai sebagai saluran masukan dan saluran pembuangan. Silinder kerja ganda mempunyai keuntungan yaitu bisa dibebani pada kedua arah gerakan batang pistonnya. Ini memungkinkan pemasangannya lebih fleksibel. Gaya yang diberikan pada batang piston adalah lebih besar untuk gerakan keluar daripada gerakan masuk. Karena efektif permukaan piston dikurangi pada sisi batang piston oleh luas permukaan batang piston. Pada prinsipnya panjang langkah silinder
Universitas Sumatera Utara
dibatasi, walaupun faktor lengkungan dan bengkokan yang diterima batang piston harus diperbolehkan. Jika silinder harus menggerakkan massa yang besar, maka dipasang peredam diakhir langkah untuk mencegah benturan keras dan kerusakan silinder. Sebelum mencapai posisi akhir langkah, peredam piston memotong langsung jalan arus pembuangan udara ke udara bebas. Untuk itu disisakan sedikit sekali penampang pembuangan yang umumnya dapat diatur. Sepanjang bagian terakhir dari jalan langkah, kecepatan masuk dikurangi secara drastis. Pada gaya yang sangat besar dan percepatan yang tinggi, harus dilakukan upaya pengamanan khusus. Aktuator rotari Aktuator rotari sering digunakan atau sangat sesuai pada robot dan pemegang material dimana ada kendala dari tempat atau ruangan. Gambaran rancangan aktuator pneumatik berputar : -
Kecil dan kokoh
-
Tersedia dengan sensor tanpa sentuh
-
Pemindahan yang dapat diatur
-
Dibuat dari logam ringan
-
Cara pemasangannya mudah.
2.6. Sistem Kontrol Sistem kontrol adalah proses pengaturan/pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variable, parameter) sehingga berada pada suatu nilai atau dalam suatu rentang nilai (range) tertentu. Dalam istilah lain disebut juga teknik pengaturan, sistem pengendalian, atau sistem pengontrolan. Ditinjau dari segi
Universitas Sumatera Utara
peralatan, sistem kontrol terdiri dari berbagai susunan komponen fisis yang digunakan untuk mengarahkan aliran energi ke suatu mesin atau proses agar dapat memperoleh hasil yang diinginkan. Tujuan utama dari suatu sistem pengontrolan adalah untuk mendapatkan optimisasi dimana hal ini dapat diperoleh berdasarkan fungsi daripada sistem kontrol itu sendiri, yaitu: pengukuran, membandingkan, pencatatan dan perhitungan, dan perbaikan. Secara umum sistem kontrol dapat dikelompokkan sebagai berikut : -
Dengan operator (manual) dan otomatik
-
Rangkaian tertutup (closed-loop) dan rangkaian terbuka (open-loop)
2.6.1. Proses Kontrol Proses adalah sebuah kegiatan berkesinambungan yang mengubah suatu material. Istilah proses di industri mencakup input (raw material/feed/bahan baku) dan output (product). Kontrol untuk menjaga kondisi (operasi kilang) sesuai yang diinginkan dalam sistem dengan mengatur variabel yang dipilih dalam sistem tersebut Proses Kontrol: menjaga kondisi yang diinginkan dalam sistem dengan mengatur variabel yang dipilih dalam sistem untuk mengurangi gangguan (disturbance) yang mempengaruhi sistem. Beberapa jenis variabel yang selalu digunakan dalam suatu loop kontrol, yang dapat dijelaskan sebagai berikut: C ontrolled variable: yaitu variabel proses yang akan dikontrol, seperti temperature, pressure, flow, level, qualitas produk,
Universitas Sumatera Utara
dsbnya. Idealnya “controlled variable” ini harus diukur untuk kemudian dibandingkan dengan “set point” nya. Akan tetapi apabila tidak memungkinkan untuk dilakukan pengukuran langsung, maka nilai variabel ini bisa diperoleh melalui suatu perhitungan (inferensial). Manipulated variable: variabel yang akan dimanipulasi oleh final control element dalam rangka melakukan aksi koreksi (atau mempertahankan) harga “Controlled variable” yang ada. Load variable
: variabel yang merupakan beban dari suatu loop kontrol, sebagai contoh flow/pressure steam dalam suatu alat (steam drum level control), atau temperature outlet dalam suatu heater.
Disturbanced variable: merupakan variabel gangguan bisa terhadap load maupun terhadap manipulated variable. Pada stuktur kontrol tertentu nilai variabel ini harus diketahui baik melalui pengukuran langsung maupun tak langsung melalui hasil perhitungan. Stuktur control yang membutuhkan harga variabel ini adalah “cascade control” atau “feedforward control”. Contoh untuk variabel ini adalah pressure fuel gas dalam suatu heater, dalam hal ini gangguan terhadap “manipulated variable”.
Universitas Sumatera Utara
Measured variable :
yaitu variabel proses yang diukur dalam rangka mengetahui
nilai
“controlled
variable”
atau
“disturbanced variable” jadi “measured variable” ini bisa merupakan kedua variabel tersebut ataupun variabel
lainnya
yang
akan
digunakan
untuk
menghitung harga/nilai dari kedua variabel tersebut. Sebagai contoh pengukuran temperature outlet dalam suatu heater, atau pengukuran temperatur (inlet dan outlet heat exchanger) dan flow dalam suatu sistem kontrol duty. Set point Error
: nilai yang diinginkan dari suatu “controlled variable” : perbedaan antara harga aktual “controlled variable” dan “set point”-nya.
Dari contoh diatas dapat disimpulkan element-element loop proses kontrol: Sensor, pembaca variabel proses Controller, menggerakkan actuator dengan memberikan sinyal output controller yang sesuai Actuator, mengatur manipulated variable berdasar dari nilai output sinyal controller Proses, sistem yang dikontrol Nilai/ harga parameter kontrol menentukan keberhasilan dari suatu sistem kontrol yang dirancang. Penentuan nilai parameter ini dilakuakan dengan coba-coba atau dengan menggunakan metode yang sudah banyak dikembangkan oleh para ahli
Universitas Sumatera Utara
kontrol. Contoh parameter kontrol adalah proposal gain, reset time dalam suatu kontrol PID. Untuk proses yang tidak bergantung waktu (time invariant process) maka harga parameter proses dianggap tetap. Teknik kontrol yang banyak dikembangkan kebanyakan untuk proses jenis ini. Untuk perubahan parameter proses yang kecil dan lamban maka metode seperti adaptive control atau robust control bisa digunakan. Akan tetapi perubahan tersebut berlangsung secara cepat dan dengan nilai yang cukup besar (time invariant process) maka metoda-metoda tersebut tidak mampu lagi untuk digunakan.
2.6.2. Manual dan Otomatik Pengontrolan secara manual adalah pengontrolan yang dilakukan oleh manusia yang bertindak sebagai operator; sedang pengontrolan secara otomatis adalah pengontrolan yang dilakukan oleh mesin-mesin/peralatan yang bekerja secara otomatis dan operasinya di bawah pengawasan manusia. Pengontrolan secara manual banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari seperti pada penyetelan suara radio, televisi, pengaturan aliran air melalui keran, pengaturan kecepatan kendaraan, dan lain-lain, sedangkan pengontrolan secara otomatis kebanyakan dipisahkan oleh unit-unit sebagai elemen pengukur dan aktuator. Kontroler beroperasi menggunakan daya dari elemen pengukur dan sangat sederhana serta murah. Suatu contoh kontroler beroperasi otomatis ditunjukkan pada gambar 2.8. titik ditentukan dengan mengatur gaya pegas.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.8. Kontroler Beroperasi Otomatis Operasi dari kontrol beroperasi otomatis adalah sebagai berikut : Anggap tegangan keluaran lebih rendah dari tegangan acuan, seperti ditentukan oleh titik set. Selanjutnya gaya pegas ke bawah lebih rendah
dari gaya tekan ke
atas,menyebabkan gerak ke bawah pada diafragma. Hal ini meningkatkan laju aliran dan tekanan keluaran. Apabila gaya tekan ke atas sama dengan gaya pegas ke bawah maka katup tetap dan laju aliran tetap. Sebaliknya apabila tekanan keluaran lebih besar dari tekanan acuan, katup membuka dan menurunkan laju aliran yang melalui katup pembuka. Suatu kontroler beroperasi sendiri lebih banyak digunakan untuk kontrol tekanan air maupun gas.
2.6.3. Rangkaian Terbuka dan Rangkaian Tertutup Sistem kontrol rangkaian terbuka merupakan suatu sistem yang keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi kontrol. Dengan kata lain, sistem kontrol
rangkaian
terbuka
keluarannya
tidak
dapat
digunakan
sebagai
perbandingan umpan balik dengan masukan. Sebagai contoh sederhana adalah mesin cuci. Perendaman, pencucian, dan pembilasan dalam mesin cuci dilakukan atas basis waktu. Mesin ini tidak mengukur sinyal keluaran yaitu tingkat kebersihan kain. Setiap gangguan yang terjadi akan menimbulkan pengaruh yang tidak diinginkan pada outputnya, seperti ditunjukkan pada gambar 2.9.
Universitas Sumatera Utara
24
INPUT
PENGONTROL
OUTPUT
SISTEM
Gambar 2.9. Diagram blok sistem kontrol rangkaian terbuka Sistem kontrol rangkaian tertutup (closed-loop control sistem) merupakan sistem pengendalian dimana besaran keluaran memberikan efek terhadap besaran masukan sehingga besaran yang dikendalikan dapat dibandingkan terhadap harga yang diinginkan melalui alat pencatat (indicator atau rekorder). Perbedaan yang terjadi antara besaran yang dikendalikan dan penunjukan pada alat pencatat digunakan sebagai koreksi, seperti yang terlihat pada gambar 2.10 INPUT + -
PROSES
OUTPUT
UMPAN BALIK
Gambar 2.10. Diagram blok sistem kontrol rangkaian tertutup Dari segi kestabilan, sistem kontrol loop terbuka lebih mudah dibuat karena kestabilan bukan merupakan persoalan utama. Sebaliknya, kestabilan selalu merupakan persoalan utama pada sistem kontrol loop tertutup karena cenderung terjadi kesalahan akibat koreksi berlebih yang dapat menimbulkan osilasi pada amplitudo konstan ataupun berubah.
Universitas Sumatera Utara
