Instrumentasi dan Sistem kontrol loop
ARTIKEL
INSTRUMENTASI DAN SISTEM KONTROL
OLEH
EKA SULASTIA
05021181419096
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN
JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
INDERALAYA
2016
Instrumentasi dan Sistem kontrol
Di dalam suatu industri, instrumentasi merupakan suatu hal yang penting.
Instrumentasi adalah peralatan yang digunakan dalam pengukuran dan
pengendalian suatu proses agar nilai suatu variabel sesuai dengan yang
diharapkan. Secara umum instrumentasi memiliki 2 fungsi utama, yaitu sebagai
alat pengukuran dan alat kontrol atau kendali.
Sistem Pengukuran Pengukuran adalah proses pengumpulan informasi dari
besaran fisis. Pengumpulan informasi ini berupa tindakan membandingkan
harga variabel yang diukur dengan variabel lain yang harganya sudah
diketahui. Besaran fisis yang dimaksud adalah besaran panjang, waktu,
temperatur, tekanan, kecepatan dan sebagainya. Pengukuran diperlukan
untuk mengindikasi dan monitoring suat proses, kontrol dan otomasi serta
untuk billing dan custody transfer.
Berikut adalah diagram blok dari sistem pengukuran.
o Pengondisian besaran Sebelum dilakukan pengukuran, perlu adanya
pengondisian besaran yang akan diukur. Hal ini dilakukan untuk
memaksimalkan pengukuran.
o Sensor Sensor adalah suatu instrumen yang digunakan untuk merasakan
suatu besaran fisis. Besaran fisis yang diukur dapat berupa bentuk energi
listrik, termal, mekanik dsb. Sensor dilengkapi dengan transduser, yaitu
suatu instrumen yang mengubah bentuk suatu energi besaran fisika
menjadi besaran sinyal. Sinyal ini kemudian mengalami pengolahan
sehingga dapat digunakan dalam proses selanjutnya.
o Transmisi data Yang dimaksud dengan transmisi data adalah mengirim
sinyal dari satu elemen ke elemen lainnya pada sistem pengukuran. Sinyal
ditransmisikan melalui media transmisi seperti pipa untuk transmisi sinyal
pneumatik, kabel untuk sinyal listrik, serat optik untuk sinyal optik dsb.
o Pengontrol Besaran fisika yang terukur kemudian ingin dikontrol agar
nilainya sesuai dengan yang diharapkan. Sinyal yang telah ditransmisikan
kemudian dibandingkan dengan set point (nilai yang diinginkan) kemudian
akan dilakukan pengontrolan agar perbedaan nilai yang diukur dengan set
point adalah sekecil mungkin.
o Aktuator Setelah diputuskan tindakan apa yang akan dilakukan agar sinyal
yang terukur mendekati nilai yang diharapkan, maka sinyal dari
pengontrol akan dikirim ke aktuator. Aktuator adalah suatu instrumen yang
akan melaksanakan perintah atau tindakan yang dikehendaki oleh
pengontrol.
o Sistem Sistem yang dimaksud dalam pengukuran ini adalah sesuatu yang
ingin diukur. Aktuator akan menerapkan tindakannya pada sistem.
Sistem Kontrol Di industri, sistem kontrol sangat diperlukan untuk
memastikan semua proses berjalan dengan baik. Pengontrolan pada
umumnya meliputi pengontrolan level, pressure, temperature dan flow
aliran. Terdapat dua jenis pengontrolan, yaitu feed forward dan feed back
controller. Pengontrolan yang banyak digunakan adalah pengontrol jenis
PID, yaitu kepanjangan dari Proportional, Integral, Derivative.
Pengontrol proportional dapat memperkecil offset, yaitu perbedaan nilai
output dengan set point yang telah ditentukan, dan mempercepat respon.
Akan tetapi pada sistem orde tinggi, ketika nilai proportional gain semakin
besar maka ada kemungkinan terjadinya overshoot dan osilasi.
Pengontrol integral dapat digunakan untuk menghilangkan offset, akan
tetapi akan memperlambat respon. Ketika pengontrol integral dipadukan
dengan pengontol proportional membentuk PI, maka didapat respon yang
cepat dan offset sangat kecil.
Pengontrol derivative berfungsi untuk meningkatkan kestabilan dan
memperbesar redaman sehingga meminimalisir terjadinya overshoot.
Paduannya dengan pengontrol proportional akan membuat respon yang
cepat dan sistem yang stabil. Biasanya pengontrol PD digunakan untuk
proses yang lambat, misalnya pengontrol temperatur. Pengontrolan
derivative saja tidak digunakan karena akan memperkuat noise (sinyal
frekuensi tinggi).
Ketiga pengontrol ini juga dapat dipadukan menjadi pengontrol PID dan
menghasilkan output yang responnya cepat, tidak ada offset dan sistem lebih
stabil. Nilai koefisien P, I dan D perlu dirancang sedemikian rupa sehingga
menghasilkan paduan yang pas sesuai respon yang diharapkan. Proses pemilihan
nilai yang sesuai ini disebut penalaan atau tuning. Salah satu tool yang digunakan
untuk mempermudah pekerjaan seorang instrument engineer adalah Piping &
Instrumentation Diagram (P&ID). P&ID adalah suatu ilustrasi skematik dari
hubungan fungsi antara perpipaan, instrumentasi dan komponen dari sistem
equipment. P&ID adalah suatu alat bantu untuk menerangkan konsep desain dari
suatu proses industri.
Peralatan Instrumentasi dan Sistem Kontrol dalam Bidang Pertanian
1. Thermo Hygrometer
Thermo Hygrometer adalah gabungan dari thermometer (termometer)
ruangan dan hygrometer (higrometer), yaitu alat untuk mengukur suhu udara dan
kelembaban, baik di ruang tertutup ataupun di luar ruangan. Ada baiknya,
sebelum hygrometer digunakan, dilakukan kalibrasi, tujuannya agar nilai yang
dihasilkan alat tersebut lebih akurat.
Mungkin beberapa orang memilih untuk tidak melakukan kalibrasi karena
alasan tidak penting atau mengira dari pabriknya sudah dikalibrasi. Kalibrasi
menjadi cukup penting ketika hygrometer digunakan untuk kepentingan
pengamatan kelembaban, dan hasil tersebut dishare kepada pihak lain. Kesalahan
informasi tersebut dapat menyebabkan kesalahan kecil hingga fatal tergantung
pada tingkat akurasi alat.
Cara Menggunakan/Mengukur : Pengukuran dapat dilakukan dengan cara
memegang Thermo-Hygrometer secara vertikal atau menaruhnya di atas
penyangga. Alat sebaiknya dikalibrasi terlebih daulu agar persen error nya tidak
terlalu besar.
Berikut cara kalibrasi Thermo-Hygrometer :
Siapkan 1-2 sendok makan garam dapur. tempatkan pada kotak/gelas kecil
Teteskan air kedalamnya, cukup beberapa tetes air, jangan sampai garam
larut, sekedar membuat garam basah seperti pasir basah
Masukkan kedalam tempat yang tertutup rapat
Pastikan garam tidak menyentuh hygrometer
Biarkan selama kurang lebih 8 jam dalam suhu kamar
Setelah 8 jam, Hygrometer harus menunjukkan angka 75%
Lakukan setting ulang jika hygrometer menunjukkan angka yang berbeda,
jika hygrometer tidak memiliki sistem pengaturan, cukup dengan
mengingat/menandai kekurangan atau kelebihan nilai pada hygrometer
tersebut
2. Anemometer
Anemometer adalah sebuah alat pengukur kecepatan angin yang banyak
dipakai dalam bidang Meteorologi dan Geofisika atau stasiun prakiraan cuaca.
Nama alat ini berasal dari kata Yunani anemos yang berarti angin. Perancang
pertama dari alat ini adalah Leon Battista Alberti pada tahun 1450. Selain
mengukur kecepatan angin, alat ini juga dapat mengukur besarnya tekanan angin
itu.
Kegunaan/Fungsi : Anemometer berfungsi untuk mengukur atau menentukan
kecepatan angin. Selain mengukur kecepatan angin, alat ini juga dapat mengukur
besarnya tekanan angin, cuaca, dan tinggi gelombang laut.
Cara Menggunakan/Mengukur : Pengukuran dapat dilakukan dengan cara
memegang Anemometer secara vertikal atau menaruhnya di atas penyangga.
Angka kecepatan angin akan ditampilkan secara otomatis pada speedometer.
Tingkat Ketelitian : Anemometer memiliki tingkat ketelitian hingga 0.5 m/s.
Cara Membaca Skala dan Hasil :
Tekan tombol ON/OFF
Akan tampil semua item pengukuran pada layar.
Untuk mode pengukuran yang diperlukan.
Tekan tombol HOLD untuk melihat hasil pengukuran.
Catat hasil pengukuran.
Bagian-bagian : Anemometer Cup dan Vane (velocity anemometer), Pressure
Tube Anemometer dan Pressure Plate Anemometer.
Prinsip Kerja Anemometer
Angin mengadakan tekanan yang kuat pada bagian tekanan yang kuat pada
baling-baling yang berbentuk cekung (mangkuk).
Bagian yang cekung akan berputar ke satu arah.
Poros yang berputar dihubungkan dengan dynamo kecil.
Bila baling-baling berputar maka terjadi arus listrik yang besarnya
sebanding
dengan kecepatan putaran.
Besarnya arus listrik dihubungkan dengan galvanometer yang telah ditera
dengan satuan kecepatan dalam knots, m/s, km/jam dan beaufort.
3. Manometer
Manometer adalah suatu alat ukur tekakan zat cair di dua titik. Manometer
ini adalah alat ukur tekanan yang sangat sederhana. Pengamat bisa langsung
melihat perbedaan tekanan dari tabung yang sudah diskalakan. Manometer
biasanya digunakan untuk pengukuran tekanan zat cair yang tidak terlalu tinggi
atau mendekati tekanan atmosfir.
Fungsi Manometer : Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada
audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan.
Jenis manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Versi manometer
sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U yang diisi cairan setengahnya
biasanya berisi minyak, air atau air raksa, dimana pengukuran dilakukan pada satu
sisi pipa, sementara tekanan yang mungkin terjadi karena atmosfir diterapkan
pada tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan
yang terukur.
Prinsip kerja Manometer : Manometer logam yang akan dibahas di sini adalah
jenis manomemeter Bourdon. Bagian utama manometer Bourdon adalah pipa
logamnya melengkung. Manometer ini digunakan untuk mengukur tekanan gas
yang sangat tinggi. Adapun prinsip kerjanya adalah sebagai berikut; Jika
manometer Bourdon dihubungkan dengan tangki gas yang akan diukur
tekanannya, gas tersebut masuk ke pipa logam. Hal ini menyebabkan pipa logam
yang melengkung berusaha untuk meluruskan diri. Semakin besar tekanan gas
yang mas uk ke pipa, semakin besar usaha pipa untuk meluruskan diri. Usaha
yang dilakukan pipa tersebut menyebabkan jarum penunjuk bergerak ke arah
skala yang lebih besar searah jarum jam. Jadi, semakin besar usaha pipa untuk
meluruskan diri, semakin besar pula skala yang ditunjuk oleh jarum penunjuk.
Skala yang ditunjuk itulah yang menyatakan besar tekanan gas dalam
DAFTAR PUSTAKA
Cooper W.D., 1985, Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran, Jakarta :
Erlangga.
Handoko, Lukman.2013. Pengenalan Anemometer, Surabaya :Politeknik Perkapalan
Negeri Surabaya
Samadikun, S, dkk. 1988. Sistem Instrumentasi Elektronika. Institut Teknologi
Bandung.
Wikipedia.2014.Anemometer. (http://www.wikipedia.com/Anemometer).(online).
(diakses pada 26 Februari 2016).
Wikipedia.2014.Manometer. (http://www.wikipedia.com/manometer).(online).
(diakses pada 26 Februari 2016).
INSTRUMENTASI DAN SISTEM KONTROL
OLEH
EKA SULASTIA
05021181419096
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN
JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
INDERALAYA
2016
Instrumentasi dan Sistem kontrol
Di dalam suatu industri, instrumentasi merupakan suatu hal yang penting.
Instrumentasi adalah peralatan yang digunakan dalam pengukuran dan
pengendalian suatu proses agar nilai suatu variabel sesuai dengan yang
diharapkan. Secara umum instrumentasi memiliki 2 fungsi utama, yaitu sebagai
alat pengukuran dan alat kontrol atau kendali.
Sistem Pengukuran Pengukuran adalah proses pengumpulan informasi dari
besaran fisis. Pengumpulan informasi ini berupa tindakan membandingkan
harga variabel yang diukur dengan variabel lain yang harganya sudah
diketahui. Besaran fisis yang dimaksud adalah besaran panjang, waktu,
temperatur, tekanan, kecepatan dan sebagainya. Pengukuran diperlukan
untuk mengindikasi dan monitoring suat proses, kontrol dan otomasi serta
untuk billing dan custody transfer.
Berikut adalah diagram blok dari sistem pengukuran.
o Pengondisian besaran Sebelum dilakukan pengukuran, perlu adanya
pengondisian besaran yang akan diukur. Hal ini dilakukan untuk
memaksimalkan pengukuran.
o Sensor Sensor adalah suatu instrumen yang digunakan untuk merasakan
suatu besaran fisis. Besaran fisis yang diukur dapat berupa bentuk energi
listrik, termal, mekanik dsb. Sensor dilengkapi dengan transduser, yaitu
suatu instrumen yang mengubah bentuk suatu energi besaran fisika
menjadi besaran sinyal. Sinyal ini kemudian mengalami pengolahan
sehingga dapat digunakan dalam proses selanjutnya.
o Transmisi data Yang dimaksud dengan transmisi data adalah mengirim
sinyal dari satu elemen ke elemen lainnya pada sistem pengukuran. Sinyal
ditransmisikan melalui media transmisi seperti pipa untuk transmisi sinyal
pneumatik, kabel untuk sinyal listrik, serat optik untuk sinyal optik dsb.
o Pengontrol Besaran fisika yang terukur kemudian ingin dikontrol agar
nilainya sesuai dengan yang diharapkan. Sinyal yang telah ditransmisikan
kemudian dibandingkan dengan set point (nilai yang diinginkan) kemudian
akan dilakukan pengontrolan agar perbedaan nilai yang diukur dengan set
point adalah sekecil mungkin.
o Aktuator Setelah diputuskan tindakan apa yang akan dilakukan agar sinyal
yang terukur mendekati nilai yang diharapkan, maka sinyal dari
pengontrol akan dikirim ke aktuator. Aktuator adalah suatu instrumen yang
akan melaksanakan perintah atau tindakan yang dikehendaki oleh
pengontrol.
o Sistem Sistem yang dimaksud dalam pengukuran ini adalah sesuatu yang
ingin diukur. Aktuator akan menerapkan tindakannya pada sistem.
Sistem Kontrol Di industri, sistem kontrol sangat diperlukan untuk
memastikan semua proses berjalan dengan baik. Pengontrolan pada
umumnya meliputi pengontrolan level, pressure, temperature dan flow
aliran. Terdapat dua jenis pengontrolan, yaitu feed forward dan feed back
controller. Pengontrolan yang banyak digunakan adalah pengontrol jenis
PID, yaitu kepanjangan dari Proportional, Integral, Derivative.
Pengontrol proportional dapat memperkecil offset, yaitu perbedaan nilai
output dengan set point yang telah ditentukan, dan mempercepat respon.
Akan tetapi pada sistem orde tinggi, ketika nilai proportional gain semakin
besar maka ada kemungkinan terjadinya overshoot dan osilasi.
Pengontrol integral dapat digunakan untuk menghilangkan offset, akan
tetapi akan memperlambat respon. Ketika pengontrol integral dipadukan
dengan pengontol proportional membentuk PI, maka didapat respon yang
cepat dan offset sangat kecil.
Pengontrol derivative berfungsi untuk meningkatkan kestabilan dan
memperbesar redaman sehingga meminimalisir terjadinya overshoot.
Paduannya dengan pengontrol proportional akan membuat respon yang
cepat dan sistem yang stabil. Biasanya pengontrol PD digunakan untuk
proses yang lambat, misalnya pengontrol temperatur. Pengontrolan
derivative saja tidak digunakan karena akan memperkuat noise (sinyal
frekuensi tinggi).
Ketiga pengontrol ini juga dapat dipadukan menjadi pengontrol PID dan
menghasilkan output yang responnya cepat, tidak ada offset dan sistem lebih
stabil. Nilai koefisien P, I dan D perlu dirancang sedemikian rupa sehingga
menghasilkan paduan yang pas sesuai respon yang diharapkan. Proses pemilihan
nilai yang sesuai ini disebut penalaan atau tuning. Salah satu tool yang digunakan
untuk mempermudah pekerjaan seorang instrument engineer adalah Piping &
Instrumentation Diagram (P&ID). P&ID adalah suatu ilustrasi skematik dari
hubungan fungsi antara perpipaan, instrumentasi dan komponen dari sistem
equipment. P&ID adalah suatu alat bantu untuk menerangkan konsep desain dari
suatu proses industri.
Peralatan Instrumentasi dan Sistem Kontrol dalam Bidang Pertanian
1. Thermo Hygrometer
Thermo Hygrometer adalah gabungan dari thermometer (termometer)
ruangan dan hygrometer (higrometer), yaitu alat untuk mengukur suhu udara dan
kelembaban, baik di ruang tertutup ataupun di luar ruangan. Ada baiknya,
sebelum hygrometer digunakan, dilakukan kalibrasi, tujuannya agar nilai yang
dihasilkan alat tersebut lebih akurat.
Mungkin beberapa orang memilih untuk tidak melakukan kalibrasi karena
alasan tidak penting atau mengira dari pabriknya sudah dikalibrasi. Kalibrasi
menjadi cukup penting ketika hygrometer digunakan untuk kepentingan
pengamatan kelembaban, dan hasil tersebut dishare kepada pihak lain. Kesalahan
informasi tersebut dapat menyebabkan kesalahan kecil hingga fatal tergantung
pada tingkat akurasi alat.
Cara Menggunakan/Mengukur : Pengukuran dapat dilakukan dengan cara
memegang Thermo-Hygrometer secara vertikal atau menaruhnya di atas
penyangga. Alat sebaiknya dikalibrasi terlebih daulu agar persen error nya tidak
terlalu besar.
Berikut cara kalibrasi Thermo-Hygrometer :
Siapkan 1-2 sendok makan garam dapur. tempatkan pada kotak/gelas kecil
Teteskan air kedalamnya, cukup beberapa tetes air, jangan sampai garam
larut, sekedar membuat garam basah seperti pasir basah
Masukkan kedalam tempat yang tertutup rapat
Pastikan garam tidak menyentuh hygrometer
Biarkan selama kurang lebih 8 jam dalam suhu kamar
Setelah 8 jam, Hygrometer harus menunjukkan angka 75%
Lakukan setting ulang jika hygrometer menunjukkan angka yang berbeda,
jika hygrometer tidak memiliki sistem pengaturan, cukup dengan
mengingat/menandai kekurangan atau kelebihan nilai pada hygrometer
tersebut
2. Anemometer
Anemometer adalah sebuah alat pengukur kecepatan angin yang banyak
dipakai dalam bidang Meteorologi dan Geofisika atau stasiun prakiraan cuaca.
Nama alat ini berasal dari kata Yunani anemos yang berarti angin. Perancang
pertama dari alat ini adalah Leon Battista Alberti pada tahun 1450. Selain
mengukur kecepatan angin, alat ini juga dapat mengukur besarnya tekanan angin
itu.
Kegunaan/Fungsi : Anemometer berfungsi untuk mengukur atau menentukan
kecepatan angin. Selain mengukur kecepatan angin, alat ini juga dapat mengukur
besarnya tekanan angin, cuaca, dan tinggi gelombang laut.
Cara Menggunakan/Mengukur : Pengukuran dapat dilakukan dengan cara
memegang Anemometer secara vertikal atau menaruhnya di atas penyangga.
Angka kecepatan angin akan ditampilkan secara otomatis pada speedometer.
Tingkat Ketelitian : Anemometer memiliki tingkat ketelitian hingga 0.5 m/s.
Cara Membaca Skala dan Hasil :
Tekan tombol ON/OFF
Akan tampil semua item pengukuran pada layar.
Untuk mode pengukuran yang diperlukan.
Tekan tombol HOLD untuk melihat hasil pengukuran.
Catat hasil pengukuran.
Bagian-bagian : Anemometer Cup dan Vane (velocity anemometer), Pressure
Tube Anemometer dan Pressure Plate Anemometer.
Prinsip Kerja Anemometer
Angin mengadakan tekanan yang kuat pada bagian tekanan yang kuat pada
baling-baling yang berbentuk cekung (mangkuk).
Bagian yang cekung akan berputar ke satu arah.
Poros yang berputar dihubungkan dengan dynamo kecil.
Bila baling-baling berputar maka terjadi arus listrik yang besarnya
sebanding
dengan kecepatan putaran.
Besarnya arus listrik dihubungkan dengan galvanometer yang telah ditera
dengan satuan kecepatan dalam knots, m/s, km/jam dan beaufort.
3. Manometer
Manometer adalah suatu alat ukur tekakan zat cair di dua titik. Manometer
ini adalah alat ukur tekanan yang sangat sederhana. Pengamat bisa langsung
melihat perbedaan tekanan dari tabung yang sudah diskalakan. Manometer
biasanya digunakan untuk pengukuran tekanan zat cair yang tidak terlalu tinggi
atau mendekati tekanan atmosfir.
Fungsi Manometer : Manometer adalah alat yang digunakan secara luas pada
audit energi untuk mengukur perbedaan tekanan di dua titik yang berlawanan.
Jenis manometer tertua adalah manometer kolom cairan. Versi manometer
sederhana kolom cairan adalah bentuk pipa U yang diisi cairan setengahnya
biasanya berisi minyak, air atau air raksa, dimana pengukuran dilakukan pada satu
sisi pipa, sementara tekanan yang mungkin terjadi karena atmosfir diterapkan
pada tabung yang lainnya. Perbedaan ketinggian cairan memperlihatkan tekanan
yang terukur.
Prinsip kerja Manometer : Manometer logam yang akan dibahas di sini adalah
jenis manomemeter Bourdon. Bagian utama manometer Bourdon adalah pipa
logamnya melengkung. Manometer ini digunakan untuk mengukur tekanan gas
yang sangat tinggi. Adapun prinsip kerjanya adalah sebagai berikut; Jika
manometer Bourdon dihubungkan dengan tangki gas yang akan diukur
tekanannya, gas tersebut masuk ke pipa logam. Hal ini menyebabkan pipa logam
yang melengkung berusaha untuk meluruskan diri. Semakin besar tekanan gas
yang mas uk ke pipa, semakin besar usaha pipa untuk meluruskan diri. Usaha
yang dilakukan pipa tersebut menyebabkan jarum penunjuk bergerak ke arah
skala yang lebih besar searah jarum jam. Jadi, semakin besar usaha pipa untuk
meluruskan diri, semakin besar pula skala yang ditunjuk oleh jarum penunjuk.
Skala yang ditunjuk itulah yang menyatakan besar tekanan gas dalam
DAFTAR PUSTAKA
Cooper W.D., 1985, Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran, Jakarta :
Erlangga.
Handoko, Lukman.2013. Pengenalan Anemometer, Surabaya :Politeknik Perkapalan
Negeri Surabaya
Samadikun, S, dkk. 1988. Sistem Instrumentasi Elektronika. Institut Teknologi
Bandung.
Wikipedia.2014.Anemometer. (http://www.wikipedia.com/Anemometer).(online).
(diakses pada 26 Februari 2016).
Wikipedia.2014.Manometer. (http://www.wikipedia.com/manometer).(online).
(diakses pada 26 Februari 2016).