PENGENDALIAN DISKONTINYU

4.2 PENGENDALIAN DISKONTINYU

4.2.1 Pengendali Diskontinyu Dua Posisi

Pengendali dua posisi, dahulu on-off, adalah jenis pengendali paling sederhana dan murah. Keluaran pengendali hanya memiliki dua kemungkinana nilai, yaitu maksimum (100%) atau minimum (0%). Secara matematik,

 100 %; y ≤ b u = 

 0 %; y ≥ a

untuk aksi reverse acting

 100 %; y ≥ b u = 

untuk aksi direct acting

 0 %; y ≤ a

dengan, u = nilai keluaran pengendali (%), y = nilai pengukuran (variabel proses),

a = nilai batas atas variabel proses,

b = nilai batas bawah variabel proses.

4.2.2 Pengendalian Dua Posisi

Mekanisme pengendalian dua posisi mudah difahami bila ditinjau pengendalian tinggi air dalam tangki pada gambar 4.1. Air dalam tangki secara terus menerus dikeluarkan dengan laju tetap. Apabila permukaan air turun melebihi titik acuan (R), maka sensor tinggi air akan memberi sinyal bahwa telah terjadi penurunan permukaan air melebihi batas. Sinyal ini masuk ke pengendali dan pengendali memerintahkan pompa untuk bekerja. Dengan bekerjanya pompa, air akan masuk ke tangki dan permukaan air naik kembali. Pada saat tinggi air tepat mencapai R pompa berhenti sehingga terjadi pengosongan tangki, dan proses di atas berulang lagi. Siklus ini berlangsung terus Mekanisme pengendalian dua posisi mudah difahami bila ditinjau pengendalian tinggi air dalam tangki pada gambar 4.1. Air dalam tangki secara terus menerus dikeluarkan dengan laju tetap. Apabila permukaan air turun melebihi titik acuan (R), maka sensor tinggi air akan memberi sinyal bahwa telah terjadi penurunan permukaan air melebihi batas. Sinyal ini masuk ke pengendali dan pengendali memerintahkan pompa untuk bekerja. Dengan bekerjanya pompa, air akan masuk ke tangki dan permukaan air naik kembali. Pada saat tinggi air tepat mencapai R pompa berhenti sehingga terjadi pengosongan tangki, dan proses di atas berulang lagi. Siklus ini berlangsung terus

Gambar 4.1 Pengendali dua posisi pada proses pengendalian tinggi air.

Peristiwa naik-turun pada tinggi permukaan air secara periodik disebut cycling atau osilasi. Ini adalah ciri khas pengendali dua posisi. Untuk mencegah osilasi terlalu cepat, perlu dibuat lebih dari satu batas yaitu batas atas (BA) dan batas bawah (BB). Batas atas adalah batas tertinggi permukaan air pada saat air naik. Sedangkan batas bawah adalah batas terbawah permukaan air saat air turun. Lebar celah antara dua titik batas disebut celah diferensial (differential gap), histeresis, atau daerah netral.

Gambar 4.2 Pengendali dua posisi dengan celah diferensial

Dengan adanya dua titik acuan (batas atas dan bawah), maka terdapat daerah netral yang berada di antara dua titik acuan. Jika permukaan air berada pada daerah netral, terdapat dua kemungkinan. Pertama, bila air sedang turun maka pompa tidak bekerja, Dengan adanya dua titik acuan (batas atas dan bawah), maka terdapat daerah netral yang berada di antara dua titik acuan. Jika permukaan air berada pada daerah netral, terdapat dua kemungkinan. Pertama, bila air sedang turun maka pompa tidak bekerja,

Pengendali dua posisi mencatu energi atau massa ke dalam proses dengan bentuk pulsa-pulsa, sehingga menimbulkan osilasi atau cycling pada variabel proses. Amplitudo cycling bergantung pada tiga faktor, yaitu: konstanta waktu proses, waktu mati, dan besar perubahan beban. Amplitudo osilasi menjadi kecil jika konstanta waktu proses besar, waktu mati pendek, atau perubahan beban proses kecil.

(a) Osilasi pada variabel proses (PV) (b) Keluaran pengendali

Gambar 4.3 Osilasi variabel proses

4.2.3 Pengendalian Tiga Posisi

Pada proses dengan konstanta waktu kecil, frekuensi osilasi menjadi besar. Keadaan ini dapat mempercepat kerusakan peralatan kendali dan sistem proses. Untuk proses demikian lebih baik memakai pengendali tiga posisi. Keluaran pengendali tiga posisi memiliki tiga kemungkinan, yaitu: 0% - 50% - 100% (gambar 4.4).

Gambar 4.4 Keluaran pengendali tiga posisi.

y a = batas atas, y b = batas bawah, r = setpoint

4.2.4 Pengendalian Siklus Waktu (Modulasi Lebar Pulsa)

Pengendali siklus waktu biasanya disetel sedemikian, sehingga ketika pengukuran sama dengan setpoint, sinyal kendali bernilai maksimum (on) selama setengah periode waktu dan minimum (off) selama setengah periode waktu yang lain. Ketika beban bertambah besar maka sinyal kendali akan bernilai maksimum (on) selama lebih dari setengah periode waktu dan bernilai minimum (off) selama kurang dari setengah periode waktu.

Gambar 4.5 Pengendali siklus waktu.

Pengendalian siklus waktu banyak diterapkan pada pengendalian suhu dengan elemen pemanas listrik. Misalnya, pada kondisi operasi normal dibutuhkan daya 500 W dan dipakai elemen pemanas 1000 W. Pada operasi normal, pemanas akan menyala selama

5 detik (50% siklus) dan padam 5 detik (50% siklus) sehingga periode siklus waktunya 10 detik. Jika karena beban bertambah besar pemanas harus memberikan daya 800 W, maka elemen pemanas akan menyala selama 8 detik (80% siklus) dan padam 2 detik (20% siklus). Jadi persentase kebutuhan daya pemanasan sama dengan persentase waktu penyalaan elemen pemanas. Atau secara umum, besar variabel pengendali ditentukan oleh persen siklus waktu. Diagram pengendalian siklus waktu disajikan pada gambar 4.5.

Menilik kesederhanaan pengendalian diskontinyu, jenis ini memiliki kelebihan dalam kemudahan perancangan, murah, dan handal. Sedangkan kekurangannya adalah terjadi fluktuasi besar pada variabel proses, terutama bila perubahan beban cukup besar. Oleh sebab itu jenis pengendalian diskontinyu jarang dipakai dalam industri proses.