11
- Kontrol signal adalah signal yang dihasilkan oleh kontroler dan berfungsi untuk pengontrolan
proses yang diinginkan dan berfungsi untuk menyamakan input signal dengan output signal. -
Actuator adalah komponen yang melakukan proses yang diperintahkan oleh kontroler. -
Plantproses adalah objek tertentu yang dikontrol oleh sistem. Biasanya berupa proses mekanis, hidrolis, pneumatic, atau kombinasinya.
- Output ct adalah harga atau nilai yang akan dipertahankan oleh kontroler dan merupakan nilai
yang ingin dicapai oleh sistem. -
Eror detector adalah komponen yang membandingkan nilai input dengan output dan menghasilkan signal eror.
Dalam sistem kontrol terdapat istilah-istilah yang sering dipakai dan memiliki arti tersendiri. Untuk memudahkan pembahasan dalam sistem kontrol perlu didefinisikan sebuah terminologi dari
istilah-istilah tersebut yaitu: Tabel 2. Istilah-istilah dalam Sistem Kontrol
Setpoint Set Point: Nilai set dalam skala sistem kontrol dalam hal untuk
memperoleh kondisi yang diinginkan Nilai yang diinginkan
Desired Value:
Nilai yang diinginkan dan diperbolehkan berayun disekitar kondisi ideal
Nilai Kontrol Kontrol Value:
Nilai dari kondisi kontrol pada kenyataannya dipelihara agar menjadi kondisi matap
Deviasi Deviation: Perbedaan antara nilai setpoint dan nilai kontrol
Offset Offset:
Ayunan dari deviasi
Sensor Sensor:
Elemen yang merespon secara langsung
Media Terkontrol Kontrolled Medium:
Media yang dikontrol oleh sistem. Media yang terkontrol dalam contoh di atas adalah air dalam tangki
Kondisi Terkontrol Kontrolled Condition:
Kondisi fisik dari media terkontrol. Dalam contoh diatas adalah level air dalam tangki
Kontroler Kontroller:
Perangkat yang menerima sinyal dari sensor dan mengirimkan sinyal koreksi atau pengontrolan ke aktuator
Aktuator Actuator: Elemen yang menyetel perangkat terkontrol dalam hal
merespon sinyal dari kontroler
Perangkat Terkontrol Kontrolled Device:
Elemen pengontrolan paling akhir didalam sebuah sistem kontrol, sperti pengontrolan klep atau variabel kecepatan
pompa
2.2.2. Jenis-Jenis Sistem Kontrol
a Sistem kontrol manual open loop kontrol
Sistem kontrol manual adalah sistem pengontrolan yang masih menggunakan tenaga manusia untuk melakukan proses pengontrolan. Pengontrlan secara manual biasanya digunakan pada proses yang
tidak banyak mengalami perubahan beban load. Kelebihan sistem kontrol manual adalah lebih murah, karena tidak memerlukan rangkaian elektronik seperti sensor, mikrokontroler, dan elemen elektronik yang
lain yang harganya cukup mahal. Sedangkan kekurangannya adalah output yang dihasilkan kurang akurat,
12
hal ini berkaitan dengan sifat manusia yang akan merasa lelah, letih, bosan jika bekerja dalam jangka waktu yang lama.
b
Sistem kontrol otomatis closed loop kontrol
Sistem kontrol otomatis adalah sistem pengontrolan yang dilakukan dengan menggunakan alat atau rangkaian elektronik. Pengontrolan otomatis sering digunakan untuk mengontrol atau mengendalikan
proses yang sering mengalami perubahan beban. Proses pengontrolan dapat dilakukan lebih cepat dan akurat dibandingkan dengan pengontrolan manual.
Sutiarso, at al. 2001. Sistem kontrol umpan balik diintroduksi untuk mengatasi keterbatan- keterbatasan yang ada pada sistem kontrol jaringan terbuka. Sistem kontrol umpan balik telah digunakan
untuk mengontrol pengendalian pada kebanyakan mesin-mesin industri. Kendaraan dengan pemandu otomatis dilengkapi perlengkapan kontrol umpan balik Suzuki, at al. 1986.
Kontroler otomatis membandingkan nilai sebenamya dari keluaran sistem secara keseluruhan plant dengan mengacu pada masukan nilai yang dikehendaki, menentukan penyimpangan, dan
menghasilkan sinyal kontrol yang akan mengurangi penyimpangan menjadi nol atau nilai yang kecil. Bagaimana kontroler otomatis tersebut menghasilkan sinyal kontrol dinamakan aksicontrol.
Dalam suatu sistem kontrol terhadap hubungan timbal balik antara komponen-komponen yang membentuk suatu konfigurasi sistem yang memberikan suatu hasil atau respon yang dikehendaki.
Hubungan antara masukan dan keluaran akan menggambarkan bagaimana proses yang terjadi pada sinyal masukan untuk menghasilkan variable sinyal keluaran.
Gunterus di dalam Tamrin 1997 mengemukakan, sistem kontrol proses adalah kumpulan dan kerja alat-alat kontrol proses otomatis. Semua komponen yang membentuk sistem kontrol disebut
instrumentasi kontrol proses. Pembahasan tentang sistem kontrol terfokus pada kerja dan komponen sistem. Aplikasi instrumen pengukuran dikelompokkan menjadi tiga, yaitu pemantauan proses dan
operasi, analisis teknik eksperimen, serta kontrol proses dan operasi Doeblin di dalam Tamrin 1997. Elemen pengukuran merupakan elernen yang penting dalam menentukan aksi dan respon sistem untuk
mengoreksi keadaan yang tidak dikehendaki. Untuk menerjemahkan sinyal sistem pengukuran dari sensor menjadi sinyal yang dapat dimengerti
oleh kontrol dibutuhkan unit transduser. Pemilihan sinyal pengukuran ditentukan oleh jenis kontrol yang akan dipakai. Sinyal dapat dianggap sebagai suatu fungsi waktu yang mewakili peubah fisik dalam suatu
sistem. Sistem pengukuran umumnya terdiri atas dua elemen, yaitu sensor dan tansduser, kedua unit ini dapat berupa satu bagian yang utuh atau terpisah.
Sensor adalah alat yang mengubah variabel keluaran menjadi vaiabel yang sesuai, seperti perpindahan, perubahann posisi, atau tegangan yang dapat digunakan untuk membandingkan keluaran
dengan sinyal masukan acuan. Elemen ini berada dalam jalur umpan balik dari sistem loop tertutup. Titik set dari kontroler harus diubah ke masukan acuan dengan unit yang sama dengan sinyal umpan balik
dari sensor Ogata, 1997. Aktuator adalah alat daya yang menghasilkan masukan ke plant sesuai dengan sinyal kontrol
sedemikian sehingga sinyal umpan balik akan berkaitan dengan sinyal masukan acuan. Keluaran dari
13
kontroler otomatis dirnasukkan ke aktuator, seperti misalnya motor atau katup pneumatik, motorhidrolik, atau motor listrik.
2.3. MOTOR LISTRIK
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau
blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan lain-lain. Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga
putartorque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan ke dalam
tiga kelompok BEE India, 2004:
Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan
kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.
Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi dengan kecepatan
operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan.
Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan
berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.
Gambar 9. Diagram Jenis-jenis Motor Listrik Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak
langsungdirect-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Sebuah
motor DC yang memiliki tiga komponen utama, yaitu:
Kutub medan. Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan
dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar
melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber
daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
14
Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo
yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub,
sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.
Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk
membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.
Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:
Tegangan dinamo: meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan
Arus medan: menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan. Motor DC tersedia dalam
banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling
mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak
berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC.
Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaan berikut:
Dimana: E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo volt
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan N = kecepatan dalam RPM putaran per menit
T = torque electromagnetik Ia = arus dinamo
K = konstanta persamaan Menurut Cooper 1992, motor listrik sering digunakan sebagai tenaga penggerak dibandingkan
dengan jenis tenaga-tenaga yang lain karena : 1. Dapat disesuaikan : motor dapat digunakan di hampir setiap lokasi termasuk di dalam air.
2. Otomatis : motor dengan mudah dikontrol dengan alat otomatis. 3. Rapi : sebuah unit kecil memperkembangkan sejumlah kekuatan besar secara bersama-sama.
4. Dapat dipercaya : motor listrik secara khusus untuk pekerjaan jarang mengalami gangguan. 6. Efisien : motor listrik memiliki efisiensi hingga 95 .
7. Perawatan mudah 8. Tenang : motor secara umum lebih tenang dari pada mesin yang di jalankan.
9. Aman : apabila dipasang dengan tepat, dipelihara, dan digunakan 10. Mudah dioperasikan : tidak membutuhkan banyak pelatihan untuk mengoperasikan motor
15
Identifikasi kebutuhan Analisa masalah, spesifikasi produk dan
perancangan proyek
Perancangan konsep produk Perancangan produk
Evalusai produk hasil rancangan
Dokumen untuk pembuatan produk
2.4. PERANCANGAN DESAIN
