TE141345 Dasar Sistem Pengaturan
Komponen-komponen Sistem Pengaturan Ir. Josaphat Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp. 5947302 Fax.5931237 Email:
[email protected] Dasar Sistem Pengaturan - 02
1
Objektif: Konfigurasi Sistem Pengaturan Karakteristik Komponen Macam-macam Sensor Macam Aktuator Macam Kontroler
Dasar Sistem Pengaturan - 02
2
Sistem Kontrol Proses (Tekanan)
Dasar Sistem Pengaturan - 02
3
Sistem Pengaturan Tekanan Jika tekanan didalam tungku dibawah tekanan yang diinginkan, damper akan selalu menutup sampai tekanan didalam tungku perlahan untuk bertambah sampai dengan tekanan yang diinginkan Sinyal buka/ Tekanan diinginkan
sinyal eror
tutup damper
kontroler
+
bukaan
damper
tekanan
tungku
Elemen pengukur tekanan
Jika tekanan didalam tungku diatas tekanan yang diinginkan, damper akan membuka sampai tekanan didalam tungku perlahan untuk berkurang sampai dengan tekanan yang diinginkan Dasar Sistem Pengaturan - 02
4
Konfigurasi Sistem Pengaturan Energy input
Process under control
Actuator
Power interface
Sensor
Transmission
Set point (desired output)
Controller
Actual output
Signal conditioner
Process variable (actual output)
Dasar Sistem Pengaturan - 02
Transmission
5
Penjelasan tiap komponen * Proses, sebagai obyek pengaturan, dapat berupa
satu mesin, satu sistem penyegar udara, satu platform meriam, satu sistem pembangkit listrik tenaga air (PLTA), pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN), atau satu unit proses kimia.
* Elemen pengukur (sensor + pengkondisi sinyal +
transmisi), yang mengukur variabel dikendali dan mengirim sinyal pengukuran ke kontroler. Peralatan tersebut merasakan adanya perubahan tekanan, temperatur, aliran, kecepatan dan variabel lain yang harus dikendalikan. Dasar Sistem Pengaturan - 02
6
Penjelasan tiap komponen * Kontroler, yang menerima sinyal pengukuran dan
membandingkannya dengan sinyal yang dikehendaki (set-point) kemudian menentukan strategi apa yang akan dilakukan dengan sinyal kesalahan yang diperoleh dan mengirim sinyal keluaran ke aktuator.
* Aktuator (aktuator + penguat sinyal + transmisi),
yang merupakan mata-rantai terakhir sistem dan melaksanakan tugas yang ditentukan oleh kontroler. Peralatan demikian dapat berupa satu motor listrik, satu silinder hidraulik, atau satu peralatan pneumatik. Dasar Sistem Pengaturan - 02
7
Elemen Pengukur (Sensor/Transducer) Transducer adalah fisik dari perangkat keras yang didesain untuk secara proporsional mentransformasikan (atau mengkonversikan) variabel informasi sekarang pada suatu sistem energi menjadi sistem energi yang lainnya. Sensor adalah tranduser yang digunakan untuk mendeteksi (atau mengukur) besaran fisik menjadi besaran elektrik.
Dasar Sistem Pengaturan - 02
8
Karakteristik Elemen Pengukuran Karakteristik Statis ini terdiri dari:
Accuracy (Akurasi) Resolution (Resolosi) Repeatability (Pengulangan) Linearity (Linieritas) Hysterisis (Celah Diferensial) Response Rate (Kecepatan Beraksi)
Karakteristik Dinamis karakteristik yang menyatakan seberapa cepat perubahan output (respon) yang terjadi terhadap perubahan input salah satunya respon
Dasar Sistem Pengaturan - 02
9
Position Sensors Potentiometer (rotary and linear) Proximity switch (mechanical) Piezo-ceramic, piezo-resistive LVDT
Dasar Sistem Pengaturan - 02
10
Potensiometer Sensor analog yang bekerja seperti divider
Dasar Sistem Pengaturan - 02
11
Potensiometer untuk posisi
Dasar Sistem Pengaturan - 02
12
Analog and Digital Sensors Rotary
Linear
Optical Encoder
Dasar Sistem Pengaturan - 02
13
Optical Encoder
Dasar Sistem Pengaturan - 02
14
Increment Encoder Generally Have two picks up that are 90 degrees out of Phase (A and B) This allows you to determine the direction of rotation and thus count up or down By using the rising and falling edges of both A and B we can get 4 times the number of slots. May have one or more index marks for homing.
Dasar Sistem Pengaturan - 02
15
Absolute Encoder Gray Code Vs Binary Gray Code only changes by one bit per transition. At least one sensor per track. 11
01
11
01
01
00
00
10
Dasar Sistem Pengaturan - 02
16
Synchro
Dasar Sistem Pengaturan - 02
17
Rangkaian Synchro
Dasar Sistem Pengaturan - 02
18
Velocity Sensors Accelerometer (piezo-electric)
Optical Encoder –absolute or incremental position, direction
Tachometer – shaft velocity, typically a PM DC motor
Dasar Sistem Pengaturan - 02
19
Tachogenerator Sensor ini konstruksinya mirip motor DC magnet permanen. Tegangan keluaran yang dihasilkan berupa tegangan DC.
Dasar Sistem Pengaturan - 02
20
Acceleration sensors Accelerometers measure acceleration, vibration and shock measurements Typical device:outputs from 100m to 2.5V/g.
Dasar Sistem Pengaturan - 02
21
Force/Torque Strain gage
Piezo-electric (AC coupled)
Dasar Sistem Pengaturan - 02
22
Types of Strain Gages Single Element
Rosette Gages
Rata-rata stress pada luasan gage. Ukuran gage sangat penting! *Apply set of equations to determine coordinate stress components. Dasar Sistem Pengaturan - 02
23
Load sensors
See: http://www.entran.com/ela.htm 100 through 10,000Lbs
Dasar Sistem Pengaturan - 02
24
Sensor Temperatur
Dasar Sistem Pengaturan - 02
25
What are thermocouples? Thermocouples operate under the principle that a circuit made by connecting two dissimilar metals produces a measurable voltage (emf-electromotive force) when the two ends of the thermocouple circuit are at different temperatures.
They are inexpensive, small in size, rugged and remarkably accurate when used with an understanding of their peculiarities. Dasar Sistem Pengaturan - 02
26
Bahan Material Thermocouple Chromel - Constantan (E Curve) Iron - Constantan (J Curve) Chromel - Alumel (K Curve) Platinum+Rhodium 13% - Platinum (R Curve) Platinum+Rhodium 10% - Platinum (S Curve) Copper - Constantan (T Curve) Tungsten - Rhenium (C Curve)
Dasar Sistem Pengaturan - 02
27
RTD (Resistance Temperature Detector) Bekerja berdasarkan perubahan resistansi logam karena perubahan temperatur Berbagai logam yang sering digunakan untuk RTD platina (linier, sangat mahal, umum dipakai) Nikel (range temperatur lebih rendah, lebih murah, nonlinier) Nickle alloys (range temperatur lebih rendah, lebih murah) Tembaga (range temperatur lebih rendah)
Dasar Sistem Pengaturan - 02
28
Thermistor
R = R oe
1 1 β − T To
where R o = reference resistance measured at To T = measured temperature β = material constant
Dasar Sistem Pengaturan - 02
29
Sensor Temperatur IC LM335
Dasar Sistem Pengaturan - 02
30
Sensor Temperatur IC AD590/AD592
Dasar Sistem Pengaturan - 02
31
Light sensors Photo-voltaic cell
CdS sensor (R output) Phototransistor Dasar Sistem Pengaturan - 02
32
Non-Contact Sensors Ultrasonic
Optical Magnetic (Inductive, Reed, Hall Effect) Laser vibrometer, interferometer Capacitive Eddy current Dasar Sistem Pengaturan - 02
33
Aktuator Roda Gigi Driver Amplifier Inverter Motor Listrik (DC, AC) Z
P2
A 2
mL Vo
BL
Y k1 P1 A1
Distribution Valve x
q-out
q-in
q-out
ko es q-out
q-in
Dasar Sistem Pengaturan - 02
q-out
34
Relay mekanik dan elektrik
Dasar Sistem Pengaturan - 02
35
Kontroler PLC (Programable Logic Controller) DCS (Distributed Control System) Embeded System Sistem Minimum
Dasar Sistem Pengaturan - 02
36
