Sistem kendali temperatur otomatis pada oven berbahan bakar LPG ini secara garis besar terdiri dari bagian-bagian yang saling berkaitan dan saling
bekeja sama. Terdiri dari langkah-langkah sebagai berikut : 1. Settingan parameter.
2. Sistem kendali temperatur pada oven.
IV.2.1. Settingan parameter.
Settingan parameter merupakan hal yang pertama dilakukan pada proses sistem kendali pada oven. Alat yang dilakukan settingan adalah sebagai berikut :
Untuk dapat melakukan pengukuran pada temperatur yang terdapat pada oven, maka thermocouple perlu dilakukan settingan seperti pada Tabel 4.1 berikut
ini.
Tabel 4.1. Setting Temperatur
Potensiometer
Ω
Pengukuran Temperatur
° C
1000 35-40
860 40-45
735 45-60
600 60-65
480 65-70
350 70-75
195 75-80
80-85
Universitas Sumatera Utara
Nilai setpoint pada sistem kendali dapat diatur melalui pemanasan yang
paling tinggi untuk proses pemanasan pada Cake roti melalui temperatur 80° sampai dengan 85° pada posisi 0 ohm. Memasukkan nilai setpoint ini dilakukan
setelah proses sistem kendali
IV.2.2. Sistem Kendali Temperatur Pada Oven
Kontroler bekerja ketika itu juga driver motor memberikan arus mengendalikan motor DC agar motor DC dapat berjalan. Motor DC menyebabkan
gir dapat bergerak. Kemudian gir tersebut membuka kran agar gas dapat masuk melalui selang
dan diteruskan ke oven. Pada oven sendiri terdapat sebuah thermometer untuk menunjukkan suhu temperatur yang ada di oven tersebut, kalau temperatur sudah
kita inginkankan tercapai maka proses tersebut sudah berjalan dengan baik. Untuk mempermudah hubungan antara bagian-bagian dari penyusunan
sistem ini dapat dilihat pada gambar keterpasangan pada P ID Piping Instrument Diagram
pada Gambar 4.1 berikut ini.
Universitas Sumatera Utara
Input Kontroler
Mekanik Output
Proses Oven
Kontroler Kran
Tabung Gas
Aliran Gas
V Volt I A
Gambar 4.1. P ID Susunan Proses Sistem Kendali
Kalau temperatur yang kita inginkan tidak tercapai maka thermocouple memberikan sinyal ke kontroler agar kontroler tersebut mengendalikan driver
motor lalu ke motor DC supaya gir bergerak menutup kran. Setelah itu gas juga
tidak masuk melalui selang yang akan diteruskan ke oven.
Adapun gambar blok diagram sistem kendali pada oven pada Gambar 4.2 :
Gambar 4.2. Blok Diagram Sistem Kendali Pada Oven
Thermocouple Motor
DC Gir
Kran Oven
Op-amp Driver
motor Gir
Thermocouple
Motor DC
Keterangan : : Aliran Gas
: Sinyal Elektrik : Wayar Penghubung
Universitas Sumatera Utara
Blok diagram sistem kendali terdiri dari : a. Kontroler
- Op-Amp adalah penguat diffrensial dengan dua masukan dan satu keluaran yang mempunyai penguatan tegangan yang amat tinggi. Dengan penguatan
yang amat tinggi ini penguat operasioanal dengan rangkaian balikan lebih banyak digunakan daripada dalam lingkar terbuka.
Pemakaian Op-Amp amatlah luas meliputi bidang elektronika seperti audio, pengatur tegangan DC, kendali otomatik, komputer analog,
elektronika nuklir dan lain-lain. Op-amp
jenis LM324 ini salah satu aplikasi non linier sebagai komparator. Komparator disebut sebagai aplikasi non linier dari op-amp karena
keluarannya bukan merupakan replikasi dari masukannya. Keluaran dari suatu komparator adalah tegangan kotak sebesar tegangan saturasi negatif
atau tegangan saturasi op-amp tergantung dari perbandingan masukan inverting dengan tegangan pada masukan non-inverting op-amp.
Rangkaian dasar op-amp sebagai komparator ditunjukkan pada Gambar 4.3.
+
ref
V
V out
-
in
V LM 324
Gambar 4.3. Rangkaian Dasar Op-Amp Sebagai Komparator
Universitas Sumatera Utara
- Driver untuk motor DC ini digunakan untuk mengendalikan motor sehingga tidak terjadi penumpukan lilitan pada bidang yang dililit. Untuk
driver motor ini digunakan dua 2 buah transistor NPN dan dua buah
transistor PNP, yang bekerja seperti saklar yang berfungsi untuk membalikkan polaritas tegangan DC jangkar pada motor DC.
Pembalikan polaritas tegangan DC medan penguat bias menyebabkan arus pada transistor yang disebabkan oleh bunga api pada saat transistor
bekerja. Hal ini terjadi karena adanya induksi belitan medan yang cukup besar. Dan bila transistor berfungsi arus medan akan sama dengan nol dan
fluksi sangat kecil, maka putaran motor akan running tidak terkendali. Pengembalian polaritas tegangan jangkar melalui chopper empat kuadrat
akan membalikkan putaran secara mulus. b. Mekanik
- Motor adalah suatu mesin yang dapat merubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik, dalam hal ini adalah motor DC power window yang biasa
kita dapati pada mobil yang menggunakan sistem secara otomatis. Untuk catu daya motor DC power window menggunakan tegangan output
berkisar 12 volt 3 ampere. Prinsip dasar motor arus searah adalah “bila sebuah kawat berarus
diletakkan antara kutub utara dan selatan magnet U-S, pada kawat akan bekerja gaya yang akan menggerakkan kawat. Arah gerak kawat
ditentukan dengan kaidah tangan kiri, yang berbunyi “Apa bila tangan kiri kita terbuka diletakkan diantara kutub utara dan selatan magnet. Sehingga
garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara menembus telapak tangan
Universitas Sumatera Utara
kiri dan arus dalam kawat mengalir sesuai arah keempat jari, maka kawat itu mendapat gaya searah dengan arah ibu jari”. Seperti terlihat pada
gambar 2.5 :
Arah gaya medan magnet
arus listrik
Gambar 4.4. Kaidah Tangan Kiri
Besarnya gaya yang dihasilkan adalah : F = B I L
Newton Dimana :
F = besarnya gaya yang dihasilkan N B = rapat fluksi magnet weber
2
m
I = arus mengalir A L = panjang kawat penghantar M
Dasar dari suatu mesin DC dua kutub yang terdiri dari kumparan berbentuk segi empat yang dialiri arus dan dua komulator yang terpasang
Universitas Sumatera Utara
ada poros terisolasi sehingga menyebabkan kumparan berputar diantara kutub-kutub magnetnya. Seperti pada gambar 2.6 :
komutator kumparan
Gambar 4.5. Dasar Mesin DC Sederhana
Jadi bila arus mengalir keseluruh kumparan arah arus pada suatu sisi kumparan akan berlawanan dengan arah arus pada sisi lainnya, maka akan
mengakibatkan gaya-gaya yang ditimbulkan akan mempunyai arah berlawanan pula tetapi dengan besar gaya yang sama. Dengan demikian
kumparan tersebut dapat berputar pada porosnya. Momen putar torsi dari gaya-gaya tersebut merupakan hasil kali besarnya gaya dengan jaraknya.
Berdasarkan sumber arus penguat magnetnya, motor DC yang digunakan yaitu, motor DC dengan Magnet medan sendiri.
Jenis motor DC yang dipakai jenis motor shunt yaitu, mempunyai kecepatan yang hampir konstan. Pada tegangan jepit konstan, motor shunt
mempunyai putaran hampir konstan walaupun terjadi perubahan beban. Untuk membalaik arah putaran motor DC dapat dilakukan dengan 2 cara :
1. Membalik arah arus jangkar, arah arus penguat tetap. 2. Membalik arah arus penguat, arah arus jangkar tetap.
Universitas Sumatera Utara
Maka perlu untuk mengetahui spesifikasi motor DC power window pada tabel 4.2. serta gambar motor DC power window pada Gambar 4.4 berikut
ini :
Gambar 4.6. Motor DC Power Window
Tabel 4.2. Spesifikasi Motor DC
Tegangan Nominal 12 V
Tenaga Putaran 3 N.M
Tidak Ada Beban Arus ≤ 2.8
Batas Kecepatan 90 rpm 80-100
Arus ≤ 9 A
Kecepatan Awal 65 rpm 55-75
Kandang Arus ≤ 28 A
Kandang Putaran ≥ 9
Kebisingan
≤ 55 DB
- Gir Motor adalah dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lain
Universitas Sumatera Utara
A Gir 1
Gir 2 5
ikut berputar pula yang disebut dengan gir. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara
ini cukup baik untuk meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat.
Guna mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak dapat dilakukan roda gesek. Untuk itu kedua roda tersebut harus dibuat bergigi
pada kelilingnya sehingga meneruskan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Roda bergigi semacam ini, yang dapat
berbentuk silinder atau kerucut yang disebut roda gigi. Pada motor DC power window ini terdapat 2 gir yang saling
bersinggungan. Bila salah satu gir diputar, maka gir yang lainnya ikut berputar. Kedua gir tersebut berputar dengan arah putaran yang saling
berlawanan. Bila salah satunya berputar searah dengan arah putaran jarum jam, maka gir yang satunya akan berputar berlawanan arah dengan arah
putaran jarum jam. Transmisi gir tersebut diperlihatkan pada Gambar 4.2 sebagai berikut :
Gambar 4.7. Transmisi Gir B
1
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar terlihat arah putaran kedua gir yang saling berlawanan arah, juga perbandingan transmisi gir berdasarkan diameter lingkaran jarak bagi.
Perbandingan transmisinya 1 : 5, bila gir 1 berputar dari titik A dan kembali ke titik A untuk kelima kalinya, maka gir 2 hanya memerlukan
satu kali dari titik B untuk kembali ke titik B seperti semula. Begitu juga sebaliknya, bila gir 2 berputar satu kali putaran sepanjang jarak lingkar
bagi, maka gir 1 harus berputar sebanyak lima kali putaran agar jarak lingkar bagi gir 1 sama dengan panjang jarak lingkar bagi gir 2.
c. Proses - Agar aliran gas dapat dikontrol sesuai dengan keinginan sistem, maka
digunakan kran gas dengan range 0 sampai 90
Kran yang digunakan untuk gas juga dapat digunakan untuk pemakaian zat cair seperti minyak, air dan sebagainya. Serta kran ini juga banyak dijual
di pasaran bebas. Dalam peralatan sistem kendali ini kran ini bersifat umum agar lebih praktis dan mudah dalam mendapatkannya.
derajat putar. Dengan demikian suplai gas dapat berubah-ubah sesuai dengan kontrol sistem.
- Untuk mendapatkan sumber thermal energi panas pada sistem ini, peralatan ini menggunakan oven. Oven sebagai media penghantar sumber
thermal terdiri dari plat hasil perpaduan logam. Oven ini berbentuk 3 dimensi, dengan bagian depan oven diberi jendela dan dipasang kaca agar
bagian dalam dapat dilihat transparan dan di bagian sisi lainnya diberi beberapa lubang. Oven ini dilengkapi alat penunjuk suhu thermometer.
Dan dapat dipergunakan dengan menggunakan bahan bakar LPG.
Universitas Sumatera Utara
Temperatur maksimal suhu pada oven adalah 650 °C. lihat pada gambar 4.8 bentuk akhir pada oven.
-
Gambar 4.8. Bentuk Akhir Pada Oven
Universitas Sumatera Utara
BAB V PENUTUP
V.1. Kesimpulan
