Pengertian Sistem Pengaturan Teknik Listrik Indus Jilid 3 Kelas 12 Siswoyo 2008

Teknik Pengaturan Otomatis 12-3 diperlukan. Dalam istilah teknik kontrol, tegangan U disebut variabel yang dikontrol x, arus eksitasi disebut variabel buatan manipulated variable y, dan arus beban I disebut variabel gangguan disturbance variable z. Tegangan konstan yang diinginkan dalam pengaturan ini disebut variabel acuan referensi. Dalam bentuk diagram blok, sistem kontrol digambarkan pada gambar 12.2. Dalam diagram blok tersebut, plant menghasilkan variabel yang dikontrol serta kontroler menghasilkan variabel termanipulasi. Gambar 12.2 Diagram blok sistem kontrol Contoh lain dapat disebutkan berupa proses memindahkan barang oleh tangan kita. Pada proses tersebut, tujuannya adalah posisi atau letak barang yang diinginkan. Komponennya berupa tangan dalam hal ini tentunya dengan otot tangan, mata, dan otak sebagai pengontrol. Pada saat tangan bergerak untuk memindahkan barang, mata akan menangkap informasi tentang posisi pada saat itu. Informasi tersebut diproses oleh otak untuk disimpulkan apakah posisinya sudah benar atau tidak. Selanjutnya, apabila posisinya masih belum tercapai maka otak akan memerintahkan otot tangan untuk bergerak memindahkan barang ke posisi yang diinginkan. Proses pengaturan suhu tubuh adalah juga contoh dari sistem kontrol. Tujuannya adalah menjaga suhu tubuh agar berjalan normal. Secara umum dapat dikatakan semua proses yang terjadi di alam pada hakikatnya adalah sebuah sistem kontrol. Dalam teknik kontrol dipelajari tentang pengaturan sistem agar menghasilkan keluaran yang diinginkan. Komponen utama sistem kontrol terdiri atas objek yang dikontrol disebut plant, variabel besaran yang dikontrol, dan aktuator. Tabel 12.1 memperlihatkan contoh sistem kontrol dengan komponen- komponennya. Misalnya plant berupa motor listrik, maka variabel yang dikontrol adalah kecepatan dan aktuatornya adalah kontaktor. Teknik Pengaturan Otomatis 12-4 Tabel 12.1. Contoh komponen sistem kontrol Plant Variabel yang dikontrol Aktuator Motor listrik Generator Pengatur suhu ruangan Kecepatan putar Tegangan suhu Kontaktor Transistor Thyristor Tabel 12.2 memperlihatkan istilah teknis dalam sistem kontrol serta simbol formalnya. Tabel 12.2. Istilah penting dalam sistem kontrol Istilah Simbol Contoh Variabel yang dikontrol Variabel acuan Variabel termanipulasi Selisih error Variabel gangguan x w y e z Tegangan Tegangan acuan Arus eksitasi Selisih tegangan Arus beban Selain secara manual, pengaturan tegangan pada Generator bisa dilakukan secara otomatis dengan menggunakan Thyristor, seperti diperlihatkan pada gambar 12.3. Gambar 12.3 Pengaturan tegangan secara otomatis Teknik Pengaturan Otomatis 12-5 Dalam pengaturan secara otomatis, peranan operator diganti oleh peralatan atau komponen yang secara otomatis bekerja sesuai dengan fungsi operator. Pada gambar 12.3, peranan operator diganti oleh gabungan antara sensor tegangan berupa trafo tegangan dan Thyristor sebagai aktuator penghasil arus eksitasi yang mengatur kecepatan putar rotor dalam Generator. Dalam sistem tersebut, setiap harga tegangan yang dihasilkan oleh Generator ditangkap oleh trafo tegangan untuk dibandingkan dengan tegangan acuan referensi. Selisih tegangan ini menjadi input pemicu trigger Thyristor yang menentukan nilai arus eksitasi dan output tegangan yang selanjutnya mempengaruhi Generator untuk menghasilkan tegangan output yang diinginkan. Prinsip pengaturannya adalah sebagai berikut : apabila tegangan output lebih rendah dari tegangan acuan maka Thyristor akan menghasilkan arus eksitasi sehingga tegangan output Generator naik mendekati harga tegangan acuannya, sebaliknya jika tegangan output lebih tinggi dari tegangan acuan maka Thyristor akan menghasilkan arus eksitasi sehingga tegangan output Generator turun mendekati harga tegangan acuannya.

12.2. Diagram Blok Sistem Kontrol

Ada dua bentuk umum sistem kontrol yaitu : a. Sistem Kontrol Lingkar-terbuka Open-Loop Control System. b. Sistem Kontrol Lingkar-tertutup Closed-Loop Control System atau sistem kontrol dengan umpan balik Feedback Control System. Sistem kontrol yang pertama sering disebut pengaturan secara manual, sedangkan yang kedua disebut kontrol otomatis. Seperti diperlihatkan pada gambar 12.2, untuk memudahkan melihat proses pengaturan yang berlangsung dalam sistem kontrol, dibuat diagram blok yang menggambarkan aliran informasi dan komponen yang terlibat dalam sistem kontrol tersebut. Gambar kotak mewakili tiap komponen dalam sistem kontrol, sedangkan aliran informasi diperlihatkan dengan garis dengan tanda anak panah di salah satu ujungnya yang menandakan arah informasi atau data dalam proses pengaturan tersebut. Diagram blok sistem kontrol lingkar terbuka SKL-buka diperlihatkan dalam gambar 12.4. kontroler aktuator plant masukan acuan keluaran Gambar 12.4 Diagram blok sistem kontrol open-loop Teknik Pengaturan Otomatis 12-6 Sedangkan diagram blok sistem kontrol lingkar tertutup diperlihatkan dalam gambar 12.5. Dalam sistem kontrol lingkar tertutup, nilai keluaran berpengaruh langsung terhadap aksi pengaturan. Sinyal selisih error yaitu perbedaan antara masukan acuan dan sinyal umpan balik diberikan kepada kontroler sedemikian sehingga dalam prosesnya memperkecil selisih dan menghasilkan keluaran sistem pada harga atau kondisi yang diinginkan. Sistem kontrol lingkar tertutup dalam kenyataannya selalu merujuk kepada sistem yang menggunakan umpan balik untuk mengurangi error sistem. Sistem kontrol lingkar-terbuka adalah sistem yang keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengaturan. Dengan kata lain, dalam sistem ini keluarannya tidak diukur ataupun diumpanbalikkan untuk dibandingkan dengan masukan. Contoh praktis sistem ini adalah mesin cuci. Perendaman, pencucian, dan penyabunan dalam mesin cuci beroperasi berdasarkan waktu yang ditentukan oleh pengguna. Mesin tidak mengukur kondisi sinyal keluaran berupa kebersihan pakaian. Dalam sistem tersebut, keluaran tidak dibandingkan dengan masukan acuan, sehingga masukan acuan berhubungan dengan kondisi operasi operating condition yang tetap. Akibatnya ketelitian sistem sangat bergantung kepada kalibrasi. Dalam hal adanya gangguan, sistem kontrol lingkar-terbuka tidak akan menunjukkan hasil yang diharapkan. Sistem kontrol ini dapat digunakan dalam praktek hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui dan tidak ada gangguan. Keuntungan dari sistem kontrol lingkar-tertutup terlihat dari penggunaan umpan balik yang membuat respon sistem tidak terlalu peka sensitif terhadap gangguan luar ataupun perubahan nilai-nilai komponen dalam sistem. Hal tersebut memungkinkan penggunaan komponen yang tidak akurat dan murah untuk mewujudkan pengendalian yang akurat untuk suatu plant. Dari sisi kestabilan, sistem kontrol lingkar-terbuka relatif lebih mudah dibuat karena kestabilan sistem bukan masalah utama. Di lain pihak, kestabilan menjadi masalah besar dalam sistem kontrol lingkar-tertutup karena penanganan error yang berlebihan bisa menyebabkan osilasi. Sistem kontrol ini bermanfaat kontroler aktuator plant keluaran komparator umpan balik Gambar 12.5 Diagram blok sistem kontrol closed-loop masukan acuan