Teknik Ototronik        BAB 9                                     mungkin. Misalnya, seorang pelari                       ...
Teknik Ototronik      Sejarah Perkembangan system         yang berarti. Semenjak akhir tahuncontrol dapat diceritakan seba...
Teknik Ototronik     Tentunya pada komputer digital                    Perkembangan baru-baru iniyang bekerja adalah mengg...
Teknik Ototronik     Istilah plant didefinisikan sebagai   sistem.      Jika     suatu     gangguanseperangkat       peral...
Teknik Ototronikmaupun tekanan darah dijaga tetap                 sebagai        suatu   sistem    kontrolkonstan dengan a...
Teknik Ototronikvariasi beban daya listrik, kontrol      lain selama selang waktu tertentuotomatis tekanan dan suhu dari  ...
Teknik Ototroniksinyal keluarannya sendiri atau fungsi            relatif   kurang     peka      tarhadapdari sinyal kelua...
Teknik Ototronikloop terbuka dan tertutup biasanya               Istilah sistem kontrol denganlebih murah dan akan memberi...
Teknik Ototronik            Gambar 9.4 Penampung Air (a) dan dengan Operator Manusia (b)      Gambar 9.5 Proses Kontrol pa...
Teknik Ototronik              Gambar 9.6 Blok Diagram Proses Kontrol pada Manusiakan pada level A (kedalaman sebesar      ...
Teknik Ototronik     Dari blok diagram sesuai pada                pipa air yang keluar berdasarkanGambar 9.6 bisa kita pah...
Teknik Ototronikakurat, yaitu diperlukannya balikan         kimiawi.  Dalam sistem kontroldari      keluaran/kenyataan    ...
Teknik Ototronik      Sensor untuk aplikasi ini bisa              bawah harga yang diinginkan, makaberupa bahan pelampung ...
Teknik Ototronik                       Gambar 9.9 Sistem Kontrol Suhu         Gambar 9.8 Sistem Kontrol Kecepatan pada Mes...
Teknik Ototronikbaik kontrol umpan balik maupun                   sehingga ruang penumpang samakontrol umpan ke depan. (Ko...
Teknik Ototronikbeberapa hal, distribusi Poisson         "level" yang diinginkan, yang dipilihdapat diterapkan untuk kedat...
Teknik Ototronik                   Gambar 9.12 Sistem Kecepatan Idle dengan Loop Terbuka    Penentuan perkiraan sistem yan...
Teknik Ototronik             Gambar 9.13 Sistem Kecepatan Idle dengan Loop Tertutup  Gambar 9.14 Respon Sistem Kontrol Kec...
Teknik Ototronik9.3.9 Sistem kontrol Kecepatan                    sistem loop terbuka akan menurun      Idle mobil loop te...
Teknik Ototronik                                                Contoh di kendaraan adalah                                ...
Teknik Ototronik                   Gambar 9.17 Sistem Pengaliran bahan Bakar K-Jetronik                   Gambar 9.18 Kont...
Teknik Ototronik                 Gambar 9.19 Kontroler Mekanis pada Sistem K-JetronikSemakin besar tekanan udara yang     ...
Teknik Ototronikdidapatkan     besarnya     keluaran                    pada sistem kontrol pengalirankontroler (plunyer p...
Teknik Ototronik           Gambar 9.20 (a) Sistem Kontrol Pneumatik Temperature      Gambar 9.20 (b) Sistem Kontrol Hidrol...
Teknik Ototronik3. Tekanan operasi normal sistem                  9.4.3 Sistem Kontrol Hidrolik   pneummatika jauh lebih r...
Teknik Ototronikmengombinasikan                kelebihan-    3. Bahaya api dan ledakan ada,kelebihan baik dari kontrol ele...
Teknik Ototronikmenguatkan          sinyal.      Untuk            9.5 Topologi Sistem             Kontrolmenguatkan suatu ...
Teknik Ototronikantara nilai variabel yang sebenarnya      sebesar 5 mV/oC berarti setiapdan nilai pengukuran variabel.   ...
Teknik Ototronik      Dalam        pemilihan       dan            fisika adalah sensor cahaya, sensorpenggunaan suatu sens...
Teknik Ototronik9.5.2 Pengkodisian Sinyal (Signal             setelah melewati proses konversi.      Conditioning)        ...
Teknik Ototroniktegangan. Secara umum, aplikasi                   itu sulit untuk mendesainnya dansistem kontrol dengan si...
Teknik Ototronikbergantung dengan beban yang               resistor, kapasitor, dan induktor, ataubervariasi. Dengan begit...
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b

10,314 views

Published on

Published in: Automotive
0 Comments
3 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
10,314
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
637
Actions
Shares
0
Downloads
372
Comments
0
Likes
3
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Bab 9-dasar-sistem-kontrol-rev-telah-cetak-rev-mei-28-b

  1. 1. Teknik Ototronik BAB 9 mungkin. Misalnya, seorang pelari 100 yard mempunyai tujuan untukDASAR SISTEM KONTROL berlari dalam jarak tersebut dalam waktu sesingkatnya. Seorang pelari maraton, tidak hanya harus berlari Satu dari pertanyaan yang sering dalam, jarak tersebut secepatditanyakan oleh serang pemula pada mungkin, tapi untuk mencapai halsistem kontrol adalah : Apakah yang tersebut dia harus mengaturdimaksud dengan sistem kontrol? pemakaian energi dan memikirkanUntuk menjawab pertanyaan itu, kita cara terbaik untuk perlombaandapat mengatakan bahwa dalan tersebut. Cara untuk mencapai tujuankehidupan sehari-hari kita, tedapat ini biasanya melibatkan penggunakansejumlah tujuan yang harus dicapai. sistem kontrol yang melaksanakanMisalnya, dalam bidang rumah strategi kontrol tertentu.tangga, kita perlu mengatur suhu dan Kontrol automatik (otomatis)kelembaban rumah dan bangunan telah memegang peranan yanguntuk kenyamanan hidup. Untuktransportasi, kita harus sangat penting dalam perkembangan ilmu dan teknologi. Di sampingmengendalikan mobil dan pesawat sangat diperlukan pada pesawatuntuk bergerak dari satu lokasi ruang angkasa, peluru kendali, sistemkelokasi lainnnya dengan aman dan pengemudian pesawat, danakurat. sebagainya kontrol automatik telah menjadi bagian yang penting dan terpadu dari proses-proses dalam pabrik dan industri modern. Misalnya, kontrol otomatis perlu sekali dalam kontrol numerik dari mesin alat-alat bantu di industri juga perlu sekali Gambar 9.1 Blok Diagram Sistem dalam operasi industri seperti Kontrol Secara Umum pengontrolan tekanan, suhu, kelembaban, viskositas, dan arus dalam industri proses. Pada bidang industri, proses Karena kemajuan dalam teorimanufaktur mempunyai sejumlah dan praktek kontrol automatiktujuan untuk mendapatkan hasil yang memberikan kemudahan dalamakan memuaskan permintaan mendapatkan performansi dari sistemketelitian dan keefektifan biaya. dinamik, mempertinggi kualitas danManusia mempunyai kemampuan menurunkan biaya produksi,untuk melaksanakan tugas dalam mempertinggi laju produksi,ruang lingkup yang luas, termasuk di meniadakan pekerjaan-pekerjaandalamnya pembuatan keputusan. rutin dan membosankan yang harusBeberapa tugas ini seperti mengambil dilakukan oleh manusia, danbenda dan berjalan dari satu tempat sebagainya, maka sebagian besarke tempat lainnya, sering dikerjakan insinyur dan ilmuwan sekarang harusdengan cara yang biasa. Pada mempunyai pemahaman yang baikkondisi tertentu, beberapa dari tugas dalam bidang ini.ini dilakukan dengan cara sebaikDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 169
  2. 2. Teknik Ototronik Sejarah Perkembangan system yang berarti. Semenjak akhir tahuncontrol dapat diceritakan sebagai 1950, penekanan persoalan dalamberikut. Hasil karya pertama yang disain sistem kontrol telah digeserpenting dalam kontrol automatik dari disain salah satu dari beberapaadalah governor sentrifugal untuk sistem yang bekerja menjadi disainpengontrolan kecepatan mesin uap satu sistem optimal dalam suatuyang dibuat oleh James Watt pada pengertian yang berarti.abad kedelapanbelas. Hasil karya lain Karena plant modern denganyang penting pada tahap awal multi-masukan dan multi-keluaranperkembangan teori kontrol dibuat menjadi semakin kompleks, makaoleh Minorsky, Hazen, Nyquist, dan deskripsi sistem kontrol modern me-sebagainya. Pada tahun 1922, merlukan banyak persamaan. TeoriMinorsky membuat kontroler kontrol klasik, yang hanya membahasautomatik untuk pengemudian kapal sistem satu masukan satu keluaran,dan menunjukkan cara menentukan sama sekali tidak dapat digunakankestabilan dari persamaan diferensial untuk sistem multi-masukan multi-yang melukiskan sistem. keluaran. Semenjak sekitar tahun Pada tahun 1932 Nyquist 1960, teori kontrol modern telahmengembangkan suatu prosedur dikembangkan untuk mengatasi ber-yang relatif sederhana untuk tambah kompleksnya plant modernmenentukan kestabilan sistem loop dan persyaratan yang keras padatertutup pada basis respons loop ketelitian, berat, dan biaya untukterbuka terhadap masukan tunak kebutuhan militer, ruang angkasa,(steady state) sinusoida. Pada tahun dan industri.1934 Hazen, yang memperkenalkan Dengan adanya komputer elek-istilah servomekanisme untuk sistem tronik analog, digital, dan hibrid yangkontrol posisi, membahas disain dapat digunakan pada perhitungan-servomekanisme relay yang mampu perhitungan yang kompleks, makamengikuti dengan baik masukan yang penggunaan komputer dalam disainberubah. sistem kontrol dan penggunaan kom- Selama dasa warsa 1940-an, puter yang dipasang langsung padametode respons frekuensi memung- sistem kontrol sekarang menjadikinkan para insinyur untuk mendisain praktis dan umum. Komputer analogsistem kontrol linear berumpan-balik adalah istilah yang digunakan untukyang memenuhi persyaratan kinerja. menggambarkan alat penghitungDari akhir tahun 1940 hingga awal yang bekerja pada level analog,tahun 1950, metode tempat kedudu- dengan arus searah. Level analog dikan akar dalam disain sistem kontrol sini adalah lawan dari level digital,benar-benar telah berkembang. yang mana level digital adalah level Metode respons frekuensi dan tegangan high (tinggi) dan lowtempat kedudukan akar, yang meru- (rendah), yang digunakan dalampakan inti teori kontrol fisik, akan implementasi bilangan biner (hanyamembawa kita ke sistem yang stabil mempunya 2 jenis nilai, yaitu 0 ataudan memenuhi seperangkat persya- 1). Secara mendasar, komponenratan kinerja yang hampir seimbang. elektronik yang digunakan sebagaiSistem semacam itu pada umumnya inti dari komputer analog adalah op-tidak optimal dalam setiap pengertian amp.170 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  3. 3. Teknik Ototronik Tentunya pada komputer digital Perkembangan baru-baru iniyang bekerja adalah menggunakan dalam teori kontrol modern adalahlevel digital. Komputer yang sering dalam bidang kontrol optimal baikkita jumpai sekarang ini termasuk sistem deterministik (tertentu)dalam jenis komputer digital, kalku- maupun stokastik (acak), demikianlator salah satunya. Sedangkan kom- juga kontrol belajar dan adaptif dariputer hibrid sendiri merupakan ga- sistem yang rumit. Dewasa inibungan antara komputer analog komputer digital telah menjadi lebih(dengan arus searah) dan digital. murah dan semakin ringkas, makaDengan demikian kombinasi kom- digunakan sebagai bagian integralputer analog yang memberikan ke- dari sistem kontrol. Penerapan teorimampuan dalam hal kecepatan, kontrol modern dewasa ini jugakeluwesan dan kemudahan untuk meliputi sistem yang bukan rekayasa,berkomunikasi langsung dengan seperti sistem biologi, biomedikal,kemampuan komputer digital dalam ekonomi dan sosial ekonomi.hal kecermatan, logika dan ingatan, Variabel yang dikontrol adalahmaka sangatlah besar manfaatnya besaran atau keadaan yang diukurdidunia keilmuan. Simulasi yang dan dikontrol. Variabel yangdinamik dan kemampuan pemecahan dimanipulasi adalah besaran ataupersamaan diferensial dengan kece- keadaan yang diubah oleh kontrolerpatan tinggi dapat dilaksanakan oleh untuk mempengaruhi nilai variabelbagian analog, sementara olahan sta- yang dikontrol. Dalam keadaantis dan aljabar dapat ditangani di normal, variabel yang dikontrolbagian digital. Dengan demikian daya adalah keluaran dari sistem. Kontrolguna dan hal ekonomi, secara kese- berarti mengukur nilai dari variabelluruhan dari suatu sistem dapat sistem yang dikontrol dan menerap-dimaksimalkan. kan variabel yang dimanipulasi ke Pada tahun-tahun belakangan sistem untuk mengoreksi atau mem-ini, sistem kontrol memegang peran- batasi penyimpangan nilai yangan penting dalam perkembangan dan diukur dari nilai yang dikehendaki.kemajuan peradaban dan teknologi Pada penelaahan rekayasa, kitamodern. Dalam prakteknya, setiap perlu menentukan istilah-istilah tam-aspek aktivitas sehari-hari dipengaru- bahan yang diperlukan untukhi oleh beberapa model sistem kon- menjelaskan sistem kontrol, sepertitrol. Sistem kontrol sangat banyak misalnya: plant, gangguan-gangguan,ditemukan di setiap sektor industri, kontrol umpan balik, dan sistemseperti pengendalian kualitas dari kontrol umpan balik. Berikut ini akanproduk yang dihasilkan, lajur pema- diberikan definisi-definisi tersebut.sangan otomatik, pengendalian me- Kemudian penjelasan mengenaisin, teknologi luar angkasa dan sistem loop tertutup dan loop terbuka,sistem persenjataan, pengendalian dan juga kelebihan-kelebihan dankomputer. sistem transportasi, sistem kekurangan-kekurangannyadaya, robotik, dan lan-lain. Bahkan dibandingkan dengan sistem kontrolpengendalian dari sistem persedian loop terbuka dan loop tertutup.barang, sosial dan ekonomi dapat Akhirnya akan diberikan juga definisididekati dengan teori kontrol automa- sistem kontrol belajar dan adaptif.tik.Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 171
  4. 4. Teknik Ototronik Istilah plant didefinisikan sebagai sistem. Jika suatu gangguanseperangkat peralatan, mungkin dibangkitkan dalam sistem, disebuthanya terdiri dari beberapa bagian internal, sedangkan gangguanmesin yang bekerja bersama-sama, eksternal dibangkitkan di luar sistemyang digunakan untuk melakukan dan merupakan suatu masukan.suatu operasi tertentu. Dalam buku Istilah kontrol umpan balik dapatini, setiap obyek fisik yang dikontrol dijelaskan sebagai berikut. Kontrol(seperti tungku pemanas, reaktor umpan balik mengacu pada suatukimia, dan pesawat ruang angkasa) operasi, yang dengan adanyadisebut plant. gangguan, cenderung mengurangi Istilah proses (process) menurut perbedaan antara keluaran darikamus Merriam-Webster mendefinisi- sistem dan suatu acuan masukan dankan proses sebagai operasi atau bahwa hal itu dilakukannyaperkembangan alamiah yang berdasarkan pada perbedaan ini. Diberlangsung secara kontinu yang sini hanya gangguan yang tidakditandai oleh suatu deretan diperkirakan yang ditentukanperubahan kecil yang berurutan demikian, karena gangguan yangdengan cara relatif tetap dan menuju dapat diperkirakan atau gangguanke suatu hasil atau keadaan akhir yang diketahui dapat selalutertentu; atau suatu operasi yang dikompensasi di dalam sistemsengaja dibuat, berlangsung secara tersebut.kontinu, yang terdiri dari beberapa Istilah sistem kontrol umpanaksi atau perubahan yang dikontrol, balik. Sistem yang mempertahankanyang diarahkan secara sistematis hubungan yang ditentukan antaramenuju ke suatu hasil atau keadaan keluaran dan beberapa masukanakhir tertentu. Dalam buku ini, setiap acuan, dengan membandingkanoperasi yang dikontrol disebut proses. mereka dan dengan menggunakanSebagai contoh adalah proses kimia, perbedaan sebagai alat kontrolekonomi, dan biologi. dinamakan sistem kontrol umpan Istilah sistem (system) balik. Contoh untuk sistem ini adalahdidefinisikan sebagai kombinasi dari sistem kontrol suhu ruangan. Denganbeberapa komponen yang bekerja mengukur suhu ruangan sebenarnyabersama-sama dan melakukan suatu dan membandingkannya dengansasaran tertentu. Sistem tidak suhu acuan (suhu yang dikehendaki),dibatasi hanya untuk sistem fisik saja. termostat menjalankan alat pemanasKonsep sistem dapat digunakan pada atau pendingin, atau mematikannyagejala yang abstrak dan dinamis sedemikian rupa sehinggaseperti yang dijumpai dalam ekonomi. memastikan bahwa suhu ruanganOleh karena itu, istilah sistem harus tetap pada suhu yang nyaman tidakdiinterpretasikan untuk menyatakan tergantung dari keadaan di luar.sistem fisik, biologi, ekonomi, dan Sistem kontrol umpan balik tidaksebagainya. terbatas di bidang rekayasa, tetapi Istilah gangguan (disturbances) dapat juga ditemukan di berbagaididefinisikan didefinisikan sebagai macam bidang bukan rekayasa.suatu sinyal yang cenderung Tubuh manusia, misalnya, adalahmempunyai pengaruh yang sistem kontrol umpan balik yangmerugikan pada harga keluaran sangat maju. Baik suhu tubuh172 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  5. 5. Teknik Ototronikmaupun tekanan darah dijaga tetap sebagai suatu sistem kontrolkonstan dengan alat umpan balik faal berumpan-balik dengan keluarantubuh. Kenyataannya, umpan balik berupa posisi, kecepatan, ataumelaksanakan fungsi yang vital. la percepatan mekanik. Oleh karena itu,membuat tubuh manusia relatif tidak istilah servomekanisme dan sistempeka terhadap gangguan eksternal, pengontrolan posisi (atau kecepatanjadi memungkinkannya untuk atau percepatan) adalah sinonim.berfungsi dengan benar di dalam Servomekanisme banyak digunakanIingkungan yang berubah. dalam industri modern. Sebagai contoh yang lain, tinjau Contoh dari sistem servomeka-kontrol dari kecepatan mobil oleh nisme ini adalah operasi mesin alatoperator manusia. Pengemudi bantu yang otomatis secaramemutuskan kecepatan, yang sesuai menyeluruh atau lengkap, bersama-dengan suatu keadaan, yang sama dengan instruksi yangmungkin adalah batasan kecepatan diprogram, dapat dicapai denganyang tertera pada jalan raya atau penggunaan sistem servo. Perlujalan bebas hambatan yang diperhatikan bahwa sistem kontrol,bersangkutan. Kecepatan ini yang keluarannya (seperti misalnyabertindak sebagai kecepatan acuan. posisi pesawat terbang di angkasaPengemudi akan memperhatikan pada suatu sistem pendaratankecepatan sebenarnya dengan otomatis) perlu mengikuti jalan dimelihat speedometer. Jika dirasakan angkasa yang telah ditentukan,berjalan lebih lambat, ia akan dinamakan sistem servo juga. Contohmenginjak pedal gas dan kecepatan lainnya termasuk sistem kontrolmobil akan bertambah tinggi. jika lengan-robot, di mana lengan robotkecepatan sebenarnya terlalu tinggi, harus mengikuti jalan tertentu diia melepaskan pedal gas dan mobil ruangan yang telah ditentukan, danakan menjadi lambat. Operator sistem pendaratan otomatis pesawatmanusia ini dapat dengan mudah udara, dengan pesawat udara harusdiganti oleh alat mekanik, listrik,atau mengikuti jalan di angkasa yang telahyang serupa. Sebagai pengganti ditentukan.pengemudi yang memperhatikan Istilah sistem kontrol otomatisspeedometer, maka dapat digunakan didefinisikan sebagai sistem kontrolgenerator listrik untuk menghasilkan yang mempunyai umpan baliktegangan yang sebanding dengan dengan acuan masukan ataukecepatan. Tegangan ini dapat keluaran yang dikehendaki dapatdibandingkan dengan tegangan konstan atau berubah secaraacuan yang berkaitan dengan perlahan dengan berjalannya waktu,kecepatan yang dikehendaki. mempunyai tugas utama yaituPerbedaan dalam tegangan ini menjaga keluaran sebenamya beradakemudian digunakan sebagai sinyal pada nilai yang dikehendaki dengankesalahan untuk menggerakkan tuas adanya gangguan. Ada banyakyang menaikkan atau menurunkan contoh sistem kontrol otomatis,kecepatan sesuai dengan yang beberapa di antaranya adalah kontroldiperlukan. suhu ruangan mobil secara otomatis, Istilah Sistem Servo atau sistem pengatur otomatis tegangan padaservomekanisme didefinisikan plant daya listrik dengan adanyaDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 173
  6. 6. Teknik Ototronikvariasi beban daya listrik, kontrol lain selama selang waktu tertentuotomatis tekanan dan suhu dari yang lain pula. Pada pengontrolanproses kimiawi dan kontrol suhu dengan program seperti itu, titik setelsecara otomatis di ruangan. diubah sesuai dengan jadwal waktu Gambar 9.2 Blok Diagram Sistem Kontrol Loop Terbuka Istilah sistem pengontrolanproses (process control system) yang telah ditentukan. Kontrolermerupakan sistem kontrol secara (pengontrol) kemudian berfungsiotomatis dengan keluaran berupa untuk menjaga temperatur tungkubesaran seperti temperatur, tekanan, agar mendekati titik setel yangaliran, tinggi muka cairan atau pH berubah. Harus diperhatikan bahwadisebut sistem pengontrolan proses. sebagian besar sistem pengontrolanPengontrolan proses secara luas proses servo mekanisme sebagaidigunakan di industri. Pengontrolan bagian yang terpadu.dengan program seperti pengontrolan Istilah sistem kontrol loop tertutuptemperatur tungku pemanas dengan seringkali disebut sebagai sistemtemperatur tungku dikontrol sesuai kontrol umpan balik. Secara praktisinstruksi yang telah diprogram dan seringkali istilah kontrol umpanterlebih dahulu seringkali digunakan balik dan kontrol loop tertutup dapatpada sistem seperti itu. Sebagai saling dipertukarkan penggunaannya.contoh, program yang harus Pada sistem kontrol loop tertutup, Gambar 9.3 Blok Diagram Sistem Kontrol Loop Tertutupdiatur terlebih dahulu dapat berupa sinyal kesalahan yang bekerja, yaituinstruksi untuk menaikkan temperatur perbedaan antara sinyal masukantungku sampai harga tertentu yang sinyal umpan balik (yang mungkin174 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  7. 7. Teknik Ototroniksinyal keluarannya sendiri atau fungsi relatif kurang peka tarhadapdari sinyal keluaran dan turunannya), gangguan ekstemal dan perubahandisajikan ke kontroler sedemikian internal pada parameter sistem. Jadi,rupa untuk mengurangi kesalahan mungkin dapat digunakan komponen-dan membawa keluaran sistem ke komponen yang relatif kurang telitinilai yang dikehendaki. Istilah kontrol dan murah untuk mendapatkanloop tertutup selalu berarti pengontrolan plant dengan teliti, halpenggunaan aksi kontrol umpan balik ini tidak mungkin diperoleh padauntuk mengurangi kesalahan sistem. sistem loop terbuka. Istilah sistem kontrol loop terbuka Dan segi kestabilan, sistemdapat didefinisikan sebagai suatu kontrol loop terbuka lebih mudahsistem yang keluarannya tidak dibuat karena kestabilan bukanmempunyai pengaruh terhadap aksi merupakan persoalan utama.kontrol disebut sistem kontrol loop Sebaliknya, kestabilan dapat menjaditerbuka. Dengan kata lain, sistem persoalan pada sistem kontrol loopkontrol loop terbuka keluarannya tertutup karena bisa terjadi kesalahantidak dapat digunakan sebagai akibat koreksi berlebih yang dapatperbandingan umpan balik dengan menimbulkan osilasi pada amplitudomasukan. Suatu contoh sederhana konstan ataupun berubah.adalah mesin cuci. Perendaman, Harus ditekankan bahwa untukpencucian, dan pembilasan dalam sistem dengan masukan yang telahmesin cuci dilakukan atas basis diketahui sebelumnya dan tidak adawaktu. Mesin ini tidak mengukur gangguan, maka disarankan untuksinyal keluaran yaitu tingkat menggunakan kontrol loop terbuka.kebersihan pakaian. Sistem kontrol loop tertutup Dalam suatu sistem kontrol loop mempunyai kelebihan hanya jikaterbuka, keluaran tidak dapat terdapat gangguan yang tidak dapatdibandingkan dengan masukan diramal dan/atau perubahan yangacuan. Jadi, untuk tiap masukan tidak dapat diramal pada komponenacuan berhubungan dengan kondisi sistem. Perhatikan bahwa batasoperasi tertentu, sebagai akibat, kemampuan daya keluaran ikutketetapan dari sistem tergantung menentukan biaya, berat, dan ukuranpada kalibrasi. Dengan adanya sebuah sistem kontrol. Jumlahgangguan, sistem kontrol loop komponen yang digunakan dalamterbuka tidak dapat melaksanakan sistem kontrol loop tertutup akan lebihtugas seperti yang diharapkan. banyak bila dibandingkan padaSistem kontrol loop terbuka dapat sistem kontrol loop terbuka. Sistemdigunakan, hanya jika hubungan kontrol loop tertutup pastiantara masukan dan keluaran membutuhkan instrumen untukdiketahui dan tidak terdapat mengukur sebagian atau seluruhgangguan internal maupun eksternal. keluarannya. Oleh karena itu, sistem Perbandingan antara sistem kontrol loop tertutup pada umumnyakontrol loop tertutup dan loop terbuka lebih besar dan mahal. Untukdijelaskan dibawah ini. Suatu memperkecil daya yang diperlukankelebihan dari sistem kontrol loop oleh sistem, bila mungkin, dapattertutup adalah penggunaan umpan- digunakan kontrol loop terbuka.balik yang membuat respons sistem Kombinasi yang sesuai antara kontrolDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 175
  8. 8. Teknik Ototronikloop terbuka dan tertutup biasanya Istilah sistem kontrol denganlebih murah dan akan memberikan penalaran dijelaskan sebagai berikutkinerja sistem keseluruhan yang di bawah ini. Beberapa sistem kontroldiinginkan. loop terbuka yang sering dijumpai Istilah sistem kontrol adaptif dapat diubah menjadi sistem kontroldijelaskan sebagai berikut. loop tertutup, jika operator manusiaKarakteristik dinamik dari sebagian dipandang sebagai kontroler,besar sistem kontrol adalah tidak membanding-kan masukan dankonstan karena beberapa sebab, keluaran kemudian melakukan aksiseperti memburuknya kinerja koreksi yang berdasarkan selisih ataukomponen dengan pertambahan kesalahan yang diperoleh.waktu atau perubahan parameter dan Jika kita berusaha menganalisissekeliling (sebagai contoh, perubahan sistem kontrol loop tertutup yangmassa dan kondisi atmosfir pada melibatkan operator manusiasistem kontrol pesawat ruang semacam itu, kita akan menjumpaiangkasa). Walaupun pengaruh persoalan yang sulit dalamperubahan-perubahan kecil pada menuliskan persamaan yangkarakteristik dinamik diredam pada menggambarkan perilaku manusia.sistem kontrol berumpan-balik, jika Salah satu dari beberapa faktor yangperubahan sistem dan sekeliling kompleks dalam kasus ini adalahcukup besar, maka suatu sistem yang kemampuan penalaran dari operatorbaik harus mempunyai kemampuan manusia. Jika operator mempunyaiuntuk menvesuaikan diri (adaptasi). banyak pengalaman, ia akan menjadiAdaptasi berarti kemampuan untuk kontroler yang lebih baik, dan hal inimengatur diri atau memodifikasi diri harus diperhitungkan dalamsesuai dengan perubahan pada menganalisis sistem semacam itu.kondisii sekeliling atau struktur yang Sistem kontrol yang mempunyaitidak dapat diramal. Sistem kontrol kemampuan untuk menalar disebutyang mempunyai suatu kemampuan sistem kontrol dengan penalaranberadaptasi dalam keadaan bebas (learning control system). Konsep inidisebut sistem kontrol adaptif. masih cukup baru dan menjadi kajian Pada sistem kontrol adaptif, yang menarik.karakteristik dinamik harusdiidentifikasi setiap saat sehingga 9.1 Ilustrasi Sistem Kontrolparameter kontroler dapat diatur pada Manusiauntuk menjaga performansi optimal.Konsep ini menarik banyak perhatian Pada Gambar 9.4 (a) bisa dilihatdisainer sistem kontrol karena sistem gambar mengenai penampung/tangkikontrol adaptif, di samping mengikuti air. Disana terdapat air denganperubahan sekeliling, juga akan kedalaman h, debit air masukmenyesuaikan kesalahan-kesalahan sebesar Qin dan debit air keluaratau ketidakpastian disain teknik yang sebesar Qout. Besar dari air yanglayak dan akan mengkompensasi masuk tidak bisa kita prediksi. Bisakerusakan sebagian kecil komponen- jadi Qin besar sekali ataukah Qinkomponen sistem sehingga sangat kecil sekali, bahkan tidakmemperbesar keandalan sistem mengalir sama sekali. Tanda Akeseluruhan.176 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  9. 9. Teknik Ototronik Gambar 9.4 Penampung Air (a) dan dengan Operator Manusia (b) Gambar 9.5 Proses Kontrol pada Manusia (a) mata, (b) otak dan (c) tangan.merupakan titik yang menunjukkan Agar tujuan dari sistem tersebutkedalaman/ketinggian air yang bisa tercapai, yaitu mempertahankandiinginkan, yaitu sebesar H. nilai dari ketinggian atau kedalamanDiharapkan dari sistem ini ketinggian air sebenarnya (h) selalu samaatau kedalaman air selalu sebesar H, dengan H, maka diperlukan seorangtidak lebih tinggi dan tidak lebih operator untuk mengontrol setiaprendah. Kalau memang yang terjadi kondisi yang terjadi, seperti terlihatadalah ketinggian atau kedalaman air pada Gambar 9.4 (b). Apa yangtidak sama dengan H maka hal dilakukan oleh seorang operatortersebut terjadi suatu kesalahan atau manusia tersebut agar ketinggianerror. atau kedalaman air bisa dipertahan-Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 177
  10. 10. Teknik Ototronik Gambar 9.6 Blok Diagram Proses Kontrol pada Manusiakan pada level A (kedalaman sebesar dakan, yaitu menutup atau membukaH) ? Bagaimana proses yang terjadi valve. Bagaimana proses yang terjadidari ilustrasi tersebut ? ? hal ini bisa dijelaskan sesuai Tentunya dengan mudah bisa Gambar 9.5. Masing-masing darikita jawab ketika kita melihat Gambar komponen tersebut yaitu mata, otak9.4 (b). Operator akan membuka atau dan tangan bisa dijelaskan sebagaimenutup katup/valve pada pipa untuk berikut :arah keluarnya air. Tentunya jika a. Matakedalaman air sebenarnya (h) lebih Berfungsi untuk mengawasibesar dari nilai kedalaman yang ketinggian level air.diinginkan (H) maka seorang operatoratau penjaga air tersebut akan b. Otakmembuka katup/valve, sehingga Mempunyai 2 fungsi yaitukedalaman air akan berkurang, membandingkan level air yangtentunya nilai dari h akan mendekati sebenarnya dengan garis levelH. Sebaliknya jika kedalaman air referensi (A) dan kemudiansebenarnya di bawah kedalaman air mengambil keputusan yaitu :yang diharapkan, maka tentunya • Jika level air sebenarnyayang dilakukan oleh seorang operator melebihi tanda A, maka valveatau penjaga air tersebut adalah harus dibukamenutup katup/valve, sehingga yang • Jika level air sebenarnya kurangakan terjadi adalah ketinggian air dari tanda A, maka valveyang sebenarnya akan naik seiring ditutup.dengan mengalirnya air dari Qin. • Jika level air sebenarnya samaTampak bahwa katup tersebut seperti dengan tanda A, maka valvekran air yang bisa dibuka atau ditutup dibiarkan (tidak ditutup dan tidaksecara variabel, hubungannya dibuka)dengan banyak sedikitnya volume airyang di alirkan keluar (Qou). c. Tangan Yang terjadi adalah dari Berfungsi untuk membuka ataupengamatan seorang operator menutup valve.tersebut dengan mata yang melihatkedalaman air hingga sampai ke tin-178 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  11. 11. Teknik Ototronik Dari blok diagram sesuai pada pipa air yang keluar berdasarkanGambar 9.6 bisa kita pahami hasil keputusan dari otak sebagaibagaimana proses kontrol yang fungsi kontroler. Karena dibuka atauterjadi pada contoh sistem kontrol ditutup katupnya, mengakibatkanmempertahankan level air di atas. ketingian level air tangki akanKetinggian referensi (H) dan berubah, bisa semakn besar ataupunKetinggian sebenarnya (h) berkurang. Kemudian ketinggian airdibandingkan oleh pembanding tersebut diamati oleh mata lagi yang(tanda +/-). Dimana ketinggian kemudian dikirim ke otak,sebenarnya diamati oleh sepasang dibandingkan dan diambil keputusanmata, kemudian tentunya sinyal dari oleh otak. Dan regulasi ini terjadimata menuju otak dikirim melalui secara terus-menerus.syaraf sensorik. Dalam hal ini Apa yang terjadi antara harapanpembanding tadi berada di otak. dan kenyataan ? tentunya akanSehingga didapatkan sinyal error atau terjadi kesalahan. Bagaimana jikakesalahan. Nilai dari error ini bisa tidak ada koreksi yang terjadi daribernilai positif, negatif ataukah nol. kesalahan yang ada, dalam hal iniKemudian oleh otak, diambil suatu tidak ada mata yang memperhatikan Gambar 9.7 Sistem Kontrol Level Air secara Otomatiskeputusan sesuai dengan yang level dari ketinggian air. Tentunya kitadisebut di atas (ada 3 kemungkinan akan berjalan didalam kebutaan, tidakkondisi). Dalam hal ini fungsi otak tahu ketinggian level air sebenarnyasebagai kontroler. Sinyal kontrol yang (kenyataannya) berapa. Bisa sajadihasilkan oleh otak, dikirim melalui yang terjadi adalah air terlalu sedikitsyaraf motorik ke tangan. Tentunya atau air akan meluber karena terlalusinyal ini akan menyuruh tangan banyak yang dialirkan. Disinilahuntuk membuka atau menutup katup diperlukan sistem kontrol yang lebihDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 179
  12. 12. Teknik Ototronikakurat, yaitu diperlukannya balikan kimiawi. Dalam sistem kontroldari keluaran/kenyataan yang otomatis, terdapat elemen-elemendihasilkan (level ketinggian) yang penyusun, yaitu :harus dibandingkan dengan referensi(harapan) kita. Dan tentunya kontroler a. Sensor/Tranduserjuga harus bisa mengambil keputusan Sensor adalah suatu komponendengan akurat dan benar sesuai yang mendeteksi keluaran ataudengan yang seharusnya. Seperti informasi lainnya yang diperlukaninilah sistem kontrol dengan loop dalam siste kontrol. Sedangkantertutup itu bekerja. Konsep seperti ini tranduser adalah suatu komponenberlaku pada setiap sistem kontrol yang mampu merubah besaran-yang ada. Ada nilai referensi, besaran non listrik (mekanis, kimiapembanding, kontroler, aktuator, plant atau yang lainnya) menjadi besaran-dan sensor. Istilah-istilah ini akan besaran listrik atau sebaliknya.dijelaskan di bagian selanjutnya. b. Kontroler Kontroler adalah suatu9.2 Sistem Kontrol Otomatis komponen, alat, atau peralatan (berupa mekanis, pneumatik, hidrolik, Sistem kontrol otomatis adalah elektronik atau gabungan darinya)sistem kontrol umpan balik dengan yang mampu mengolah dataacuan masukan atau keluaran yang masukan dari membandingkandikehendaki dapat konstan atau respon plant (hasil pembacaan dariberubah secara perlahan dengan keluaran plant) dan referensi yangberjalannya waktu dan tugas dikehendaki untuk dikeluarkanutamanya adalah menjaga keluaran menjadi suatu data perintah atausebenarnya berada pada nilai yang disebut sinyal kontrol.dikehendaki dengan adanya ganggu- c. Aktuatoran. Pemakaian sistem kontrol Aktuator adalah suatuotomatis dalam segala bidang komponen, alat atau peralatanketeknikan masa kini semakin banyak (berupa mekanis, pneumatik, hidrolik,dipakai. Hal ini disebabkan sistem elektronik atau gabungan dari halkontrol otomatis mempunyai banyak tersebut) yang mampu mengolahkeunggulan dibandingkan dengan data perintah (sinyal kontrol) menjadisistem kontrol konvensional (manual), sinyal aksi ke suatu plant.yaitu dari segi kecepatan, ketepatandan pemakaian tenaga manusia yang Untuk lebih mudah memahamirelatif lebih sedikit. Apalagi ditunjang cara kerja sistem kontrol otomatis,dengan pengembangan dunia pada Gambar 9.7 diberikan contohelektronika, pneumatika maupun sistem kontrol secara otomatis padahidrolik. Banyak contoh sistem kontrol aplikasi kontrol level air. Berbedaotomatis, beberapa di antaranya dengan bagian 9.2 di atas. Padaadalah kontrol suhu ruangan mobil bagian ini sudah tidak menggunakansecara otomatis, pengatur otomatis seorang operator manusia lagi untuktegangan pada plant daya listrik di mempertahankan level air sesuaitengah-tengah adanya variasi beban yang diinginkan, tetapi sudahdaya listrik, dan kontrol otomatis menggunakan kontroler yang bekerjatekanan dan suhu dari proses secara otomatis.180 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  13. 13. Teknik Ototronik Sensor untuk aplikasi ini bisa bawah harga yang diinginkan, makaberupa bahan pelampung dan gaya sentrifugal governor kecepatantambahan komponen elektronik. menjadi semakin mengecil, menye-Dengan komponen ini bisa diketahui babkan katup pengontrol bergerak keberapa kedalaman atau ketinggian bawah, mencatu bahan bakar yanglevel air yang sebenarnya. Dari lebih banyak sehingga kecepatanbesaran fisika, yaitu kedalaman/ke- mesin membesar sampai dicapaitinggian dengan satuan meter dirubah harga yang diinginkan. Sebaliknya,menjadi besaran listrik dengan satuan jika kecepatan mesin melebihi nilaitegangan. Dengan adanya informasi yang diinginkan, maka gayaini, maka kontroler akan sentrifugal dari governor kecepatanmenghasilkan sinyal kontrol yang semakin membesar, makadiolah sebelumnya. Kontroler bisa menyebabkan katup pengontrolberupa rangkaian elektronik, bergerak ke atas. Hal ini akanmikrokontroler, mekanis, pneumatik, memperkecil catu bahan bakarhidrolik ataupun gabungan dari nya. sehingga kecepatan mesin mengecilKarena sinyal kontrol tidak bisa sampai dicapai nilai yang diinginkan.langsung dimanfaatkan untuk Pada sistem kontrol kecepatanmemutar katup/valve pipa, maka ini, plant (sistem yang dikontrol)sinyal ini harus dikonversi dulu adalah mesin dan variabel yangmenjadi sinyal aksi. Aktuatorlah yang dikontrol adalah kecepatan dari mesinmengkonversi sinyal ini. Aktuator tersebut. Perbedaan antaradalam sistem ini bisa berupa motor kecepatan yang dikehendaki danlistrik, komponen pneumatika atau kecepatan sebenarnya adalah sinyal,komponen hidrolik. kesalahan. Sinyal kontrol (jumlah bahan bakar) yang akan diterapkan9.3 Ilustrasi Sistem Kontrol ke plant (mesin) adalah sinyal aktuasi. Masukan eksternal yang Pada bagian ini akan dijelaskan akan mengganggu variabel yangmengenai beberapa contoh ilustrasi dikontrol adalah gangguan.sistem kontrol terbuka dan sistem Perubahan beban yang tidakkontrol tertutup. diharapkan adalah gangguan.9.3.1 Sistem Kontrol Kecepatan 9.3.2 Sistem Kontrol Suhu Governor Watt Gambar 9.9 menunjukkan dia- Prinsip dasar dari governor Watt gram kontrol suhu dari kompor listrik.untuk mesin dilukiskan dengan Suhu tersebut diukur oleh sensordiagram skematik pada gambar 9.8. suhu (komponen yang menghasilkanBesarnya laju aliran bahan bakar sinyal analog). Besaran teganganyang masuk ke silinder mesin diatur suhu dalam bentuk sinyal analogsesuai dengan selisih antara dikonversi menjadi besaran digitalkecepatan mesin yang diinginkan dan oleh konverter A/D. Suhu digitalkecepatan mesin yang sebenamya. tersebut dimasukkan ke kontrolerKecepatan governor diatur sesuai melalui sebuah antarmuka. Suhudengan kecepatan yang diinginkan. digital ini dibandingkan dengan suhuKecepatan yang sebenarnya turun di masukan yang diprogram, dan jikaDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 181
  14. 14. Teknik Ototronik Gambar 9.9 Sistem Kontrol Suhu Gambar 9.8 Sistem Kontrol Kecepatan pada Mesin Governor Wattterdapat penyimpangan (kesalahan), pang mobil. Suhu yang dikehendaki,kontroler mengirim sinyal ke pemanas dikonversi menjadi tegangan, adalahmelalui sebuah antar muka penguat masukan ke kontroler. Suhudan relai, untuk membawa suhu sesungguhnya dari ruang penumpangkompor ke nilai yang dikehendaki. dikonversikan ke tegangan melalui sensor/tranduser dan dimasukkan9.3.3 Sistem Kontrol Suhu Ruang kembali ke kontroler untuk Penumpang Mobil perbandingan dengan masukan. Suhu ruangan dan alih panas radiasi Gambar 9.10 menunjukkan dari matahari, bertindak sebagaifungsi kontrol suhu dari ruang penum- gangguan. Sistem ini menggunakan182 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  15. 15. Teknik Ototronikbaik kontrol umpan balik maupun sehingga ruang penumpang samakontrol umpan ke depan. (Kontrol dengan suhu yang dikehendaki.umpan ke depan memberikan aksikoreksi sebelum gangguan 9.3.4 Sistem Pengontrolan Lalumempengaruhi keluaran). Suhu ruang Lintaspenumpang mobil berbeda cukupbesar tergantung pada tempat di Pengontrolan lalu-lintas denganmana ia diukur. Daripada mengguna- sinyal lalu-lintas yang dioperasikankan banyak sensor untuk pengukuran pada basis waktu membentuk sebuah Gambar 9.10 Sistem Kontrol Suhu di Ruang Penumpang Mobilsuhu dan meratakan nilai yang sistem kontrol loop terbuka. Meskipundiukur, adalah lebih ekonomis mema- demikian, jika jumlah mobil yangsang penghisap atau penghembus di menunggu di setiap sinyal lalu-lintastempat di mana penumpang biasanya pada suatu daerah yang ramai sekali,merasakan suhu. Suhu udara dari pada suatu kota, diukur secarapenghisap atau penghembus adalah kontinyu dan informasinya dikirim kepetunjuk suhu ruang penumpang ( pusat komputer yang mengontrolkeluaran sistem). Kontroler menerima sinyal-sinyal lalu lintas, maka sistemsinyal masukan, sinyal keluaran dan semacam itu menjadi loop tertutup.sinyal dari sensor sumber gangguan. Pergerakan lalu lintas dalamKontroler mengirimkan sinyal kontrol jaringan adalah cukup kompleksoptimal ke alat pengatur udara (air karena variasi dari volume lalu-lintasconditioner) untuk mengontrol jumlah sangat bergantung pada jam dan hariudara penyejuk sedemikian rupa dalam satu minggu, maupun pada beberapa faktor yang lain. DalamDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 183
  16. 16. Teknik Ototronikbeberapa hal, distribusi Poisson "level" yang diinginkan, yang dipilihdapat diterapkan untuk kedatangan untuk memaksimumkan keuntungan.pada persimpangan, tetapi hal initidak perlu berlaku untuk semua 9.3.6 Sistem Bisnispersoalan lalu lintas. Padakenyataannya, meminimkan waktu Sistem bisnis bisa terdiri daritunggu rata-rata adalah suatu beberapa grup yang masing-masingpersoalan kontrol yang sangat mempunyai tugas (elemen dinamikkompleks. sistem). Metode umpan-balik untuk Gambar 9.11 Sistem Kontrol Kemudi dan Kecepatan Idle pada Mobil9.3.5 Sistem Kontrol Inventari- melaporkan prestasi tiap grup harus sasi ditetapkan dalam sistem tersebut, agar beroperasi dengan baik. Kopling Pemrograman laju produksi dan silang antara grup-grup fungsionaltingkat persediaan barang di industri harus dibuat dalam orde minimum,merupakan contoh lain dari sebuah untuk mengurangi waktu tunda yangsistem kontrol loop tertutup. Tingkat tidak diinginkan dalam sistem.persediaan yang sebenarnya, yang Semakin kecil kopling silang makamerupakan keluaran sistem, akan semakin halus aliran sinyal kerjadibandingkan dengan tingkat dan bahan.persediaan yang diinginkan, yang Sistem bisnis merupakan sistemdapat berubah dari waktu ke waktu loop tertutup. Disain yang bagus akansesuai dengan pasaran. Jika ada menyederhanakan kontrol manajerialperbedaan antara tingkat persediaan yang diperlukan. Perhatikan bahwayang sebenarnya dengan tingkat gangguan pada sistem ini adalahpersediaan yang diinginkan, maka cacat bahan atau manusia, interupsilaju produksi distel sedemikian rupa komunikasi, kesalahan manusia, dansehingga keluaran selalu mendekati sejenisnya.184 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  17. 17. Teknik Ototronik Gambar 9.12 Sistem Kecepatan Idle dengan Loop Terbuka Penentuan perkiraan sistem yang Dalam kasus ini, dua pengendalianbaik didasarkan pada statistik dan dan dua keluaran tidak bergantungkekuasaan manajemen yang baik. satu dengan yang lainnya, tetapi(Perhatikan bahwa hal ini dikenal dari pada umumnya, terdapat sistem yangkenyataan bahwa unjuk kerja sistem pengendaliannya saling berhubung-dapat ditingkatkan dengan an. Sistem dengan masukan danpengaturan waktu atau antisipasi). keluaran lebih dari satu disebut sistem banyak variabel.9.3.7 Sistem Kontrol Kemudi Mobil 9.3.8 Sistem kontrol Kecepatan Sebagai Suatu contoh sederhana Idle mobil loop terbukadari sistem kontrol terbuka, bisadilihat pada gambar 9.11, yaitu Selain menggambarkan sistemkontrol kemudi mobil. Arah dua roda kontrol kemudi, pada gambar 9.11depan dapat dianggap sebagai juga menggambarkan sistem kontrolvariabel yang dikendalikan atau kecepatan idle dari satu mesin mobil.keluaran (y) arah dari roda kemudi Sistem kontrol kecepatan idle mobiladalah sinyal penggerak atau bisa dirancang dengan menggunakanmasukan (u). Sistem kontrol kemudi dua jenis pengontrolan, yaitu denganmobil ini masih menggunakan sistem loop terbuka atau loop tertutup.mekanis, karena memang unsur Pada loop terbuka, tidak sulitmekanis yang membentuk sistem untuk melihat bahwa sistem yangkontrol ini. ditunjuk tersebut tidak akan Sistem kontrol, atau proses pada memenuhi permintaan kinerja yangmasalah ini, terdiri dari mekanisme kritis. Misalnya, jika sudut katup αkemudi dan dinamika seluruh mobil. ditentukan pada nilai awal tertentu,Walaupun demikian, jika tujuannya yang berhubungan dengan kecepatanadalah untuk mengendalikan tertentu, ketika suatu torsi beban TLkecepatan mobil, maka besarnya diberikan, tidak bisa dihindari suatutekanan yang dikerahkan pada pedal penurunan pada kecepatan mesin.gas adalah sinyal penggerak, serta Satu-satunya cara untuk membuatkecepatan kendaraan adalah variabel sistem tetap bisa bekerja adalahyang dikendalikan. Secara keseluruh- dengan menyesuaikan α sebagaian, kita dapat menyatakan bahwa reaksi terhadap perubahan torsisistem kontrol mobil yang sederhana beban yang berguna untukmerupakan satu kesatuan dengan mempertahankan kecepatan mesindua masukan (kemudi dan pedal gas) ω pada nilai yang diinginkan. Unsurdan dua keluaran satu tujuan dan sistem kontrol terbuka biasanyakecepatan. dibagi atas dua bagian yaituDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 185
  18. 18. Teknik Ototronik Gambar 9.13 Sistem Kecepatan Idle dengan Loop Tertutup Gambar 9.14 Respon Sistem Kontrol Kecepatan Idle Loop Terbuka dan Tertutupkontroler dan proses yang dikontrol, atau kontroler lainnya tergantungseperti yang ditunjukkan pada jenis sistem. Dalam kasus yang lebihGambar 9.12. Suatu sinyal masukan canggih lagi, kontroler dapat berupaatau perintah r diberikan ke kontroler, komputer seperti mikroprosesor.dimana keluarannya bertindak Karena kesederhanaan dan sifatsebagai sinyal penggerak u. Sinyal ekonomis dari sistem kontrol looppenggerak tersebut kemudian terbuka, banyak ditemukan modelmengendalikan plant yang sistem ini pada aplikasi yang tidakdikendalikan sehingga variabel yang memerlukan ketelitian yang besar.dikendalikan y akan dihasilkan sesuai Tujuan dari sistem ini adalahdengan persyaratan yang telah menghilangkan atau meminimumkanditentukan. Dalam kasus sederhana, penurunan kecepatan ketika bebankontroler dapat berupa amplifier mesin digunakan.penguat), seperangkat alat mekanis186 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  19. 19. Teknik Ototronik9.3.9 Sistem kontrol Kecepatan sistem loop terbuka akan menurun Idle mobil loop tertutup dan berakhir pada nilai rendah setelah beban diberikan. Pada Sistem kontrol kecepatan idle Gambar 9.14 (b), kecepatan idledengan loop tertutup ditunjukkan sistem loop tertutup ditunjukkan untukpada pada gambar 9.13. Masukan mengatasi nilai yang menurun setelahreferensi yang didefinisikan sebagai diberikan beban agar naik denganω r menentukan kecepatan idle yang cepat. Tujuan utama sistem kendali kecepatan idle yang telah diuraikan,diinginkan. Kecepatan mesin pada dikenal sebagai sistem regulator,saat idle harus sesuai dengan nilai yang bertujuan mempertahankanreferensi ω r , setiap perubahan yang keluaran sistem pada tingkat yangterjadi pada kecepatan mesin ω jika telah ditentukan.torsi berubah, dideteksi oleh sensorkecepatan. Kontroler akan bekerja 9.4 Jenis Sistem Kontrolsesuai dengan perbedaan antarakecepatan referensi ω r dan Bagian ini membahas mengenaikecepatan mesin ω yang sebenarnya sistem kontrol mekanis, sistemuntuk menghasilkan suatu sinyal kontrol pneumatik, sistem kontrolyang menyesuikan sudut katup α hidrolik dan sistem kontrol elektronik.untuk mengurangi udara masuk,sehingga kecepatan mesin ω akan 9.4.1 Sistem Kontrol Mekanissama dengan kecepatan referensiωr . Sistem kontrol mekanis merupa- kan suatu sistem kontrol yang Tujuan dari sistem kontrol ini menggunakan bahan-bahan mekanisadalah untuk mempertahankan sebagai kontrolernya. Hukum yangkecepatan idle mesin pada suatu nilai mendasari prinsip kerja kontroleryang relatif rendah (untuk secara mekanis adalah hukum keduapenghematan bahan bakar) dengan Newton, yaitu F = m x a , dimana :mengabaikan beban mesin yang F = gaya (N)dipakai (seperti transmisi, kemudi m = massa (kg)servo, pengatur suhu, dan lain-lain). a = percepatan (m/s2)Tanpa kontrol kecepatan idle, setiappenggunaan beban mesin secara Contoh sistem mekanis adalahtiba-tiba akan menyebabkan suatu sistem translasi mekanika dan sistempenurunan pada kecepatan mesin rotasi mekanika. Tinjau sistemyang dapat menyebabkan mesin mati dashpot massa pegas yang dipasangoleh karena itu tujuan utama dari pada kereta seperti yang ditunjukkansistem terkendali kecepatan idle dalam Gambar 9.15. Dashpot adalahdengan loop tertutup adalah untuk alat yang memberikan gesekan liatmempertahankan kecepatan idle atau redaman. Ia terdiri dari sebuahmesin pada nilai yang diinginkan. torak dan silinder yang berisi minyak. Gambar 9.14 membandingkan Gerakan relatif apapun antarakinerja sistem kontrol kecepatan idle besi torak dan silinder ditahan olehloop terbuka dan tertutup. Pada minyak, karena minyak tersebutgambar 9.14 (a), kecepatan idleDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 187
  20. 20. Teknik Ototronik Contoh di kendaraan adalah pada sistem kontrol pengaliran bahan bakar yang menggunakan sistem karburator dan injeksi K. Pada bagian ini proses kerja karburator tidak perlu di bahas. Siswa dianggap sudah memahami bagaimana prinsip kerjanya. Sistem kontrol pengaliran bahan bakar yang menggunakan injeksi K ini bisa dijelaskan sebagai Gambar 9.15 Sistem dashpot-massa- berikut. Sama dengan prinsip yang pegas yang dipasang di atas kereta ada di karburator, pada sistem injeksi K pada kendaraan berbahan bakarharus mengalir di sekitar torak (atau bensin, bahan bakar dikabutkanmelalui lubang-lubang kecil yang secara terus-menerus. Yangterdapat pada torak) dari sisi yang membedakan adalah komponen yangsatu ke sisi yang lain dari torak. Pada digunakan. Pada sistem injeksi K,dasarnya dashpot menyerap energi. untuk menyemprotkan bahan bakarEnergi yang diserap tersebut agar terbentuk kabut, digunakandikeluarkan sebagai panas dan injektor (komponen mekanis). Disinidashpot tidak menyimpan energi injektor menyemprot secara terus-kinetik ataupun tegangan. Dashpot menerus. Banyak sedikitnya bahandinamakan juga peredam (damper). bakar yang disemprot, berdasarkan informasi yang diperoleh dari tekanan udara yang masuk. Semakin besar tekanan udara yang masuk, mengindikasikan bahwa massa udara yang terhisap di ruang bakar tentunya banyak. Agar didapatkan perbandingan yang ideal dari massa Gambar 9.16 Sistem Rotasi Mekanika udara dan massa bahan bakar yang masuk ke ruang bakar, maka Tinjau sistem rotasi mekanika tentunya kontroler mekanis dariyang diunjukkan dalam Gambar 9.16. sistem K-Jetronik ini bisa mengaturSistem terdiri dari beban inersia dan berapa banyak bahan bakar yangperedam gesekan liat. Untuk sistem disemprotkan melalui injektor.rotasi mekanika demikian, maka Dengan perbandingan yang idealHukum Newton kedua menyatakan antara massa udara dan bahan bakar sebesar 14.7 : 1 akan didapatkan T = Jα pembakaran yang sempurna. Hal ini yang menjadi masalah di semuaDimana T = torsi yang diterapkan sistem kontrol pengaliran bahan ke sistem (Nm) bakar, baik sistem karburator, K- J = Momen Inersia dari Jetronik dan sistem kontrol pengaliran beban (kgm2) bahan bakar secara elektronik. α = percepatan sudut dari Pada gambar 9.17, dipelihatkan beban (rad/s2) sistem pengaliran bahan bakar K-188 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  21. 21. Teknik Ototronik Gambar 9.17 Sistem Pengaliran bahan Bakar K-Jetronik Gambar 9.18 Kontroler Mekanis pada Sistem K-JetronikJetronik. Ketika pedal gas diinjak oleh ngan udara A, dengan arah aliranpengemudi, maka katup gas D akan udara sesuai dengan arah anaksemakin terbuka. Sebaliknya panah. Setelah melalui saringanjikapedal gas sedikit penginjakannya udara A, aliran udara menekanoleh pengemudi maka katup gas Piring/plat sensor B. Karena adasedikit pula terbukanya. Dengan tekanan ini, maka plat sensor akansemakin besar bukaan throtlle maka terangkat ke atas yang akhirnyaudara yang masuk akan semakin menyebabkan plunyer pengontrolbesar pula. Udara masuk melalui sari- bahan bakar juga terangkat ke atas.Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 189
  22. 22. Teknik Ototronik Gambar 9.19 Kontroler Mekanis pada Sistem K-JetronikSemakin besar tekanan udara yang (b). Dengan semakin besar tekananmasuk, maka semakin terangkat pula udara yang masuk (tampak gambarplat sensor yang akhirnya plunyer anak panah yang banyak), makapengontrol juga semakin terangkat piring/plat sensor akan lebihyang nantinya menyebabkan semakin terangkat ke atas. Hal inibanyak bahan bakar yang mengakibatkan plunyer pengontroldisemprotkan ke ruang bakar. Hal ini semakin terangkat pula. Karenabisa diamati pada Gambar 9.18. inilah, bahan bakar yang berada di Ketika tekanan udara kecil saluran yang menuju injektor lebih(tampak dengan tanda anak panah banyak dari pada kondisi padayang sedikit pada Gambar 9.17 (b)), gambar 9.18 (b). Sehingga bahanmaka plunyer pengontrol terangkat bakar yang dikabutkan oleh injektorsedikit. Sehingga aliran bahan bakar karena adanya tekanan bensin yang(bensin) yang menuju ke injektor besar di saluran semakin banyakterhambat dan sisanya dikembalikan yang terhisap oleh mesin.lagi ke saluran menuju tangki bensin. Selain dipengaruhi oleh tekananBahan bakar bensin dari tangki udara, ada faktor lain yangbensin mempunyai tekanan yang mempengaruhi besar pengangkatanbesar yang ditimbulkan oleh pompa di plunyer pengontrol. Hal ini bisatangki bensin. Karena mempunyai dijelaskan dengan melihat Gambartekanan yang besar tersebut, maka 9.19. Tampak bahwa selain tekananbahan bakar yang menuju injektor udara (Pu) ada juga faktor lain yangtadi menyemprot hingga mengabut. mempengaruhi seberapa besarHanya saja karena sedikit yang plunyer pengontrol terangkat. Faktor-diteruskan ke injektor tadi, maka faktor tersebut adalah berat piringtentunya pengkabutan bensin tadi atau plat sensor (Pg) dan berat bobotsedikit pula yang menuju ke ruang pengimbang (G). Agar tercapaibakar. kesetimbangan maka Pu + G = Pg + Hal ini berbeda dengan kondisi Pk. Disinilah model matematikseperti yang terlihat di Gambar 9.18 kontrolernya. Sehingga dari sini bisa190 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  23. 23. Teknik Ototronikdidapatkan besarnya keluaran pada sistem kontrol pengalirankontroler (plunyer pengontrol), yaitu bahan bakar K-Jetronik.Pk = (Pu + G) – Pg. Ada dua kondisiyang bisa dijelaskan di sini, yaitu : 9.4.2 Sistem Kontrol Pneumatik(pada kondisi pedal gas) Sebagai media yang paling• Ketika Katup gas lebih menutup berdaya guna untuk menyalurkan Dimana Pu + G < Pg + Pk, maka sinyal dan daya, fluida, baik dalam piring/plat sensor lebih menutup bentuk cairan ataupun gas, saluran masuk. mempunyai banyak kegunaan dalam• Ketika Katup gas lebih membuka industri. Cairan dan gas pada Pu + G > Pg + Pk, maka plat dasamya dapat dibedakan oleh relatif sensor lebih membuka saluran kemungkinan pemampatannya dan masuk. fakta bahwa cairan mungkin mempunyai permukaan yang bebas, Faktor lain yang mempengaruhi sedang gas membesar memenuhialiran udara adalah bentuk tempatnya. Dalam bidang rekayasa,konisitasnya (B pada Gambar 9.17). istilah pneumatika menjelaskanDengan bentuk konisitas yang sistem fluida yang menggunakansedimikian rupa, maka aliran udara udara atau gas, dan hidrolika berlakutersebut bisa terhambat atau mengalir untuk sistem yang menggunakanlancar. Konisitas merupakan bentuk minyak pelumas atau oli.saluran. Sehingga dari penjelasan Sistem pneumatika digunakantersebut diatas dapat kita secara ekstensif dalam otomatisasisimpulkansebagai berikut : mesin-mesin produksi dan dalam biang kontroler otomatis. Misalnya,• Jumlah udara yang mengalir rangkaian pneumatika yang tergantung dari tinggi mengubah energi udara yang pengangkatan piring/plat sensor dimampatkan menjadi energi dan bentuk konisitasnya. Sesuai mekanika digunakan secara luas, dan dengan pedal gas yang diinjak berbagai jenis kontroler pneumatika oleh seorang sopir. ditemukan dalam industri. Karena• Jumlah bahan bakar yang sistem pneumatika dan sistem diinjeksikan tergantung dari hidrolika sering saling dibandingkan, jumlah udara yang mengalir. maka berikut ini kita akan Semain besar udara yang memberikan perbandingan antara mengalir, maka semakin besar kedua sistem tersebut secara singkat. bahan bakar yang diinjeksikan. antara kedua sistem tersebut. Sebaliknya semakin kecil udara Perbedaan-perbedaan tersebut yang mengalir maka semakin adalah sebagai berikut : sedikit bahan baka yang 1. Udara dan gas dapat diinjeksikan. Dengan perhitungan dimampatkan sedang oli tidak yang sesuai, maka akan dapat dimampatkan. didapatkan perbandingan udara 2. Udara kekurangan sifat pelumas dan bahan bakar sebesar 14.7 : 1 dan selalu mengandung uap air. di setiap kondisi bukaan katup Fungsi oli adalah sebagai fluida gas. Dan hal ini yang diharapkan hidrolika dan juga pelumas.Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 191
  24. 24. Teknik Ototronik Gambar 9.20 (a) Sistem Kontrol Pneumatik Temperature Gambar 9.20 (b) Sistem Kontrol Hidrolik (Kontrol Kecepatan Mesin)192 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  25. 25. Teknik Ototronik3. Tekanan operasi normal sistem 9.4.3 Sistem Kontrol Hidrolik pneummatika jauh lebih rendah daripada sistent hidrolika. Kecuali untuk kontroler pneuma-4. Daya keluaran sistem pneumatika tik tekanan rendah, udara yang jauh lebih kecil daripada sistem dimampatkan jarang digunakan untuk hidrolika. mengontrol kesinambungan gerakan5. Ketepatan aktuator pneumatika alat-alat yang mempunyai massa. adalah buruk pada kecepatan Perbandingan antara sistem rendah, sedangkan ketepatan pneumatika dan sistem hidrolika. aktuator hidrolika dapat dibuat Fluida yang umumnya ditemukan memuaskan pada semua kondisi dalam sistem pneumatika adalah kecepatan. udara. Dalam sistem hidrolika,6. Pada sistem pneumatika fluidanya adalah oh atau minyak kebocoran eksternal pelumas. Perbedaan sifat-sifat fluida diperbolehkan sampai tingkat terutama menjadi karakteristik tertentu, tetapi kebocoran internal perbedaan yang berarti di bawah harus dihindarkan karena Raya beban eksternal. Untuk kasus perbedaan tekanan efektif agak demikian, kontroler hidrolika kecil. Pada sistem hidrolika, umumnya lebih dikehendaki. kebocoran internal diperbolehkan Penggunaan yang meluas dari sampai tingkat tertentu, tetapi rangkaian hidrolika dalam aplikasi kebocoran ekstemal harus alat-alat bantu mesin, sistem kontrol dihindarkan. pesawat terbang, dan operasi yang7. Tidak diperlukan pipa kembali mirip dengan itu terjadi karena faktor- pada sistem pneumatika bila yang faktor seperti sifatnya yang positif, digunakan udara, sedang pipa ketepatan, fleksibilitas, perbandingan kembali selalu diperlukan oleh daya kuda-berat yang tinggi, start sistem hidrolika. yang cepat, berhenti dan ke belakang8. Suhu operasi normal sistem dengan lancar dan presisi, dan pneumatika adalah 5° sampai kesederhanaan operasinya. 60°C (41° sampai 140oF). Namun Tekanan operasi dalam sistem sistem pneumatika dapat hidrolika sekitar 145 dan 5000 lb/in2 beroperasi pada suhu 0° sampai (antara 1 dan 35 MPa). Dalam 200°C (32° sampai 392°F). beberapa aplikasi khusus, tekanan Sistem pneumatika tidak peka operasi mungkin sampai 10.000 terhadap perubahan suhu, tetapi lbf/in2 (70 MPa). Untuk persyaratan sebaliknva dengan sistem daya yang sama, berat dan ukuran hidrolika, dengan gesekan fluida dari unit hidrolika dapat dibuat lebih disebabkan oleh kecepatan yang kecil dengan meningkatkan tekanan bergantung besar sekali pada pasokan. Pada sistem hidrolika suhu. Suhu operasi normal untuk tekanan tinggi, gaya yang sangat sistem hidrolika adalah 20° besar dapat diperoleh. Aksi yang sampai 70°C (68° sampai 158°F). cepat, peletakan posisi yang tepat9. Sistem pneumatika tahan api dan dari beban yang berat dimungkinkan ledakan, sedang sistem hidrolika dengan sistem hidrolika. Kombinasi tidak demikian. sistem elektronika dan hidrolika digunakan secara luas, karena iaDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 193
  26. 26. Teknik Ototronikmengombinasikan kelebihan- 3. Bahaya api dan ledakan ada,kelebihan baik dari kontrol elektronika kecuall jika menggunakan fluidamaupun daya hidrolika. tahan api. Terdapat kelebihan dan 4. Karena sukar sekali merawatkekurangan tertentu dalam sistem hidrolika yang bebas daripenggunaan sistem hidrolika kebocoran, maka sistem tersebutdibandingkan dengan sistem lain. cenderung kotor.Beberapa kelebihan-kelebihannya 5. Oli yang terkontaminasi mungkinadalah: menyebabkan kegagalan sistem1. Fluida hidrolika bertindak sebagai hidrolika untuk fungsi dengan pelumas, disamping membawa benar. pergi panas yang dihasilkan 6. Sebagai hasil dari karakteristik non dalam sistem ke tempat linear dan karakteristik rumit pertukaran panas yang baik lainnya, maka desain dari sistem (convenient heat exchanger). hidrolika yang canggih sangat2. Aktuator hirdolika yang secara memerlukan waktu dan usaha perbandingan ukurannya kecil yang besar. dapat mengembangkan gaya dan 7. Rangkaian hidrolika umumnya torsi yang besar. mempunyai karakteristik redaman3. Aktuator hidrolika mempunyai yang buruk. Jika rangkaian kecepatan tanggapan yang lebih hidrolika tidak didesain dengan tinggi dengan start, stop, dan benar, maka beberapa fenomena kecepatan kebalikan yang cepat. yang tidak stabil mungkin terjadi4. Aktuator hidrolika dapat atau hilang, tergantung pada dioperasikan di bawah keadaan keadaan operasi. berkesinambungan, terputus- putus (intermittent), kebalikan, 9.4.4 Sistem Kontrol Elektronik dan melambat tanpa mengalami kerusakan. Pada sistem kontrol elektronik,5. Tersedianya aktuator balik linear kontroler yang digunakan merupakan maupun putar memberikan suatu unit yang terdiri dari komponen fleksibilitas dalam desain. elektronika. Unit elektronika disini6. Karena kebocoran yang rendah merupakan rangkaian yang dalam aktuator hidrolika, maka terintegrasi dari banyak komponen kecepatan akan jatuh bila beban elektronika, yaitu resistor, kapasitor, yang diterapkan kecil. induktor, dioda, transistor, op-amp, IC dan masih banyak komponen Di lain pihak, beberapa elektronika yang lain. Unit elektronikakekurangan cenderung membatasi tersebut, bisa berupa rangkaian yangpenggunaanya : sederhana maupun rangkaian yang1. Daya hidrolika tidak siap tersedia kompleks. Salah satu komponen dibandingkan dengan daya listrik. elektronika yang bisa dijadikan2. Biaya sistem hidrolika mungkin sebagai kontroler adalah lebih tinggi daripada sistem listrik potensiometer. Dengan komponen yang sebanding dan mengerjakan ini, sudah bisa mengolah sinyal fungsi yang mirip. tegangan, yaitu sebagai pelemah, tidak bisa digunakan untuk194 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  27. 27. Teknik Ototronikmenguatkan sinyal. Untuk 9.5 Topologi Sistem Kontrolmenguatkan suatu sinyal, tentu saja Elektronikharus digunakan komponen aktif,misalnya adalah op-amp. Apabila kita Pada sistem kontrol elektronik,dapatkan selisih dari nilai referensi ada beberapa komponen-komponendan dari output plant (sinyal yang digunakan, yaitu sensor,kesalahan/error) dan ternyata jenis pengkondisian sinyal, mikroprosesorkontroler yang diperlukan adalah dan mikrokontroler, memori, driverpelemahan sinyal, maka dengan dan aktuator. Masing-masingpotensiometer tadi sudah bisa kita komponen ini bisa djelaskan di bawahterapkan untuk membuat kontroler ini. ini.Kontroler ini disebut kontrolerproposional. Lebih canggih lagi, komponenelektronik yang dijadikan sebagaikontroler adalah yang menggunakanmikroprosesor. Disini sudahdigunakan teknologi digital. Beberapatahun belakangan ini, teknologi digitalsangat berkembang pesat. Baik yangtanpa menggunakan program atauyang memerlukan program.Mikroprosesor merupakan komponenelektronik yang memerlukan programagar bisa bekerja. Dengan program,maka bisa digunakan untuk berbagaiaplikasi berdasarkan logika pemikirandari seorang programmer danperancang aplikasi tersebut. Di dunia otomotif, ada suatu unit Gambar 9.21 Electronic Control Unit (ECU)elektronik yang menggunakanmikroprosesor, berfungsi untuk 9.5.1 Sensormengatur jumlah bahan bakar danmengatur waktu penyalaan Sensor adalah piranti ataupengapian. Unit ini disebut sebagai komponen yang digunakan untukECU (Electonic Control Unit). Ada merubah suatu besaran non listrikbanyak fungsi ECU yang lain di (fisika maupun kimia) menjadikendaraan. Ada yang digunakakan besaran listrik sehingga dapatuntuk EPS (Electronic Power dianalisa dengan rangkaian listrikSteering), ABS (Antilock Brake tertentu. Ada beberapa istilah yangSystem), Airbag System, AC (Air perlu diperhatikan, yaitu kesalahanConditioning), Automatic (error), akurasi (accuracy),Transmission dan masih banyak sensitivitas (sensitivity), repeabilitassistem kontrol yang lain di kendaraan. (repeability), histerisis (hysterisis),Penjelasan mengenai sistem kontrol linearitas (linearity).ini dijelaskan lebih detail pada bab- Istilah kesalahan (error)bab setelah ini. didefinisikan sebagai perbedaanDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 195
  28. 28. Teknik Ototronikantara nilai variabel yang sebenarnya sebesar 5 mV/oC berarti setiapdan nilai pengukuran variabel. perubahan input 1oC akan munculSeringkali nilai sebenarnya tidak output sebesar 5 mV.diketahui. Untuk kasus tertentu, Istilah repeabilitas (repeability)akurasi akan menunjukkan didefinisikan sebagai pengukuranrange/bound kemungkinan dari nilai terhadap seberapa baik output yangsebenarnya. dihasilkan ketika diberikan input yang Istilah akurasi (accuracy) sama beberapa kali.digunakan untuk menentukankesaahan (error) keseluruhan max − minmaksimum yang diharapkan dari repeatibility = x100% fullscalesuatu alat dalam pengukuran. Adabeberapa jenis akurasi, yaitu : Istilah histerisis (hysterisis)1. Terhadap variabel yang diukur. didefinisikan sebagai perbedaan Misalnya akurasi dalam output yang terjadi antara pemberian pengukuran suhu ialah 2oC, berarti input menaik dan pemberian input ada ketidak akuratan(uncertainty) menurun dengan besar nilai input sebesar 2oC pada setiap nilai sama. Merupakan salah satu suhu yang diukur. indikator repeatabilitas.2. Terhadap prosentase dari pembacaan Full Scale suatu instrumen. Misalnya akurasi sebesar 0.5% FS (Full Scale) pada meter dengan 5 V Full Scale, berarti ketidakakuratan pada sebesar 0.025 volt.3. Terhadap prosentase span (range kemampuan pengukuran instrumen). Misalnya jika sebuah alat mengukur 3% dari span untuk pengukuran tekanan dengan range 20 - 50 psi, maka akurasinya menjadi sebesar ( 0.03) (50 – 20) = 0.9 psi. Gambar 9.22 Grafik Histerisis Istilah sensitivitas (sensitivity)didefinisikan sebagai perubahan pada Istilah linearitas (linearity)output instrumen untuk setiap didefinisikan sebagai hubunganperubahan input terkecil. Sensitivitas antara output dan input dapatyang tinggi sangat diinginkan karena diwujudkan dalam persamaan garisjika perubahan output yang besar lurus. Linearitas sangat diinginkanterjadi saat dikenai input yang kecil, karena segala perhitungan dapatmaka pengukuran akan semakin dilakukan dengan mudah jika sensormudah dilakukan. Misalnya, jika dapat diwujudkan dalam persamaansensitivitas sensor temperatur garis lurus.196 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  29. 29. Teknik Ototronik Dalam pemilihan dan fisika adalah sensor cahaya, sensorpenggunaan suatu sensor, diperlukan suara, sensor kimia,sensor gaya,pertimbangan-pertimbangan, agar sensor kecepatan, dan sensorsesuai dengan yang diharapkan. percepatan, dan sensor suhu.Pertimbangan-pertimbangan tersebut Sedangkan Sensor kimia mendeteksimeliputi : jumlah suatu zat kimia dengan cara1. Identifikasi sinyal yang mengubah besaran kimia menjadi sebenarnya. besaran listrik. Biasanya melibatkan Tahap ini meliputi nilai beberapa reaksi kimia. Contoh sensor nominal dan range pengukuran kimia adalah sensor pH, sensor sensor, kondisi fisik lingkungan Oksigen, sensor ledakan, dan sensor dimana pengukuran dilakukan, gas. Ada penggolongan lain kecepatan pengukuran yang berdasarkan keperluan dari sumber diperlukan, dan lain-lain. energi, yaitu sensor pasif dan sensor2. Identifikasi sinyal output yang aktif. Untuk mengkonversi sifat-sifat dibutuhkan. fisik atau kimia ke besaran listrik Kebanyakan output yang sensor pasif tidak memerlukan dihasilkan sebesar arus standar 4 bantuan sumber energi, contohnya – 20 mA (contoh pada sensor adalah termocouple. Termocouple temperatur) atau tegangan yang menghasilkan tegangan output besarnya diskalakan untuk sebanding dengan suhu pada mewakili range pengukuran sambungan termcouple tersebut. sensor. Mungkin ada kebutuhan Berbeda dengan sensor aktif, untuk lain sepertai isolasi impedansi mengkonversi sifat-sifat fisik atau output, dan lain-lain. Dalam kimia ke besaran listrik sensor aktif ini beberapa kasus mungkin memerlukan bantuan sumber energi. diperlukan konversi secara digital Ada 6 tipe isyarat penggolongan pada output. sensor, yaitu :3. Memilih sensor yang tepat. 1. Mechanical, contoh : panjang, Berdasar langkah pertama, luas, mass flow, gaya, torque, kita pilih sensor yang sesuai tekanan, kecepatan, percepatan, dengan spesifikasi range dan panjang gel acoustic dan lain-lain. lingkungan. Selanjutnya, harga 2. Thermal, contoh : temperature, dan ketersediaan sensor juga panas, entropy, heat flow dan harus dipertimbangkan. lain-lain.4. Mendesain pengkondisi sinyal 3. Electrical, contoh : tegangan, yang sesuai. arus, muatan, resistance, Dengan pengkondisi sinyal, frekuensi dan lain-lain. output dari sensor akan diubah 4. Magnetic, contoh : intensitas menjadi bentuk sinyal output yang medan, flux density dan lain-lain. kita perlukan. 5. Radiant, contoh : intensitas, panjang gelombang, polarisasi Sensor dibedakan menjadi 2 dan lain-lain.jenis, yaitu sensor fisika dan sensor 6. Chemical, contoh : komposisi,kimia. Sensor fisika mendeteksi konsentrasi, pH, kecepatan reaksibesaran suatu besaran berdasarkan dan lain-lain.hukum-hukum fisika. Contoh sensorDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 197
  30. 30. Teknik Ototronik9.5.2 Pengkodisian Sinyal (Signal setelah melewati proses konversi. Conditioning) Tentunya besar sinyal ini bergantung terhadap karakteristik materialnya. Pengkondisi sinyal merupakan Agar sinyal yang dihasilkan olehsuatu operasi elektronik untuk sebuah sensor sesuai dengan yangmengkonversi sinyal tersebut menjadi diinginkan maka kita harussinyal yang sesuai dengan komponen mengkonversinya setelah didapatkanelektronik lain yang diperlukan di keluarannya. Kita tidak bisa merubahdalam sistem kontrol. Pengkondisian karakteristik material didalamnya,sinyal dibagi menjadi dua bagian, karena tentunya sensor tersebutyaitu pengkondisi sinyal secara sudah menjadi satu kesatuan yanganalog dan secara digital. terintegrasi. Hanya industri pembuatPengkondisian secara analog sensor tersebut yang mampumenghasilkan sinyal keluaran yang merubahnya, karena kita hanyamasih merepresentasikan sinyal sebagai pemakai sensor tersebut dananalog yang variabel. Pada aplikasi bukan kita sendiri yang membuatnya.pemrosesan digital, beberapa Sehingga hanya ada pilihan yangpengkondisi sinyal analog tertentu sedikit untuk kita terapkan ke sistemdilakukan sebelum konversi analog kontrol nantinya. Sebagai contohke digital dikerjakan. adalah cadmium sulfida mempunyai nilai resistansi yang bervariasi yang berkebalikan dan tidak linear berdasarkan intensitas cahaya. Pengkondisi sinyal secara analog diperlukan dalam kasus ini untuk merubah sinyal yang dihasilkan tersebut untuk dihubungkan dengan komponen lain dalam sisten kontrol. Tentunya konversi ini dilakukan secara elektris. Kita sering menguraikan bahwa akibat dari pengkondisian sinyal membentuk suatu transfer fungsi tertentu. Dengan rangkaian penguat tegangan yang sederhana, ketika diberi masukan tegangan pada rangkaian tersebut, maka memberikan tegangan keluaran. Hal ini memungkinkan Gambar 9.23 Linearisasi pada Sinyal membagi rangkaian pengkondisi yang Tidak Linear sinyal secara umum sebagai berikut : a. Merubah level sinyal Metode yang sederhana pada9.5.2.1 Pengkondisian Sinyal Analog rangkaian pengkondisi sinyal adalah (Analog Signal Conditioning) merubah level atau nilai dari sinyal tersebut. Contoh yang sering dipakai Sebuah sensor menghasilkan adalah penguatan (amplifier) dannilai variabel dalam besaran listrik pelemahan (attenuate) level198 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)
  31. 31. Teknik Ototroniktegangan. Secara umum, aplikasi itu sulit untuk mendesainnya dansistem kontrol dengan sinyal dc atau biasanya operasi daerah kerjanyafrekuensi rendah dapat dikuatkan dibatasi.dengan mudah. Faktor penting untuk Pendekatan modern untukmemilih rangkaian penguatan adalah masalah ini adalah menjadikan sinyalimpedansi input dari keluaran yang tidak linea ersebut sebagaisensor. masukan dari sebuah komputer dan Dalam sistem kontrol, sinyal membentuk linearisasi denganselalu menggambarkan variabel menggunakan software. Secaraproses (atau keluaran sistem) yang virtual, banyak ketidaklinearan dapatnantinya akan dibandingkan dengan diatasi dengan cara ini dengannilai variabel (nilai referensi) untuk komputer modern yang cepatdiolah oleh kontroler. Dalam pemrosesannya secara real time.beberapa kasus respon frekuensidalam rangkaian penguatan sangat c. Konversipenting untuk diperhatikan, Seringkali pengkondisi sinyalcontohnya pada sensor digunakan untuk mengkonversi dariaccelerometer dan optical detector. besaran listrik yang satu ke besaran listrik yang lain. Sebagian besar darib. Linearisasi kelompok sensor/tranduser, Sesuai dengan penjelasan memperlihatkan perlunya merubahsebelumnya, bahwa pembuat sistem resistensinya dengan variabel yangkontrol mempunyai pilihan yang dinamis. Dalam kasus ini, perlusedikit dari karakteristik keluaran disediakan rangkaian untuksensor terhadap variabel proses. mengkonversi resitansi tersebutSeringkali hubungan antara masukan menjadi sinyal tegangan (Volt) ataudan keluaran dari sensor adalah tidak sinyal arus (Ampere). Hal ini biasanyalinear. Bahkan sensor yang bisa terpenuhi oleh rangkaianmendekati linearpun juga bisa jembatan saat perubahanmenjadi masalah ketika pengukuran resistansinya kecil dan/atau denganyang presisi dari variabel sinyal rangkaian penguat (amplifier) dengandiperlukan. variasi penguatannya. Menurut sejarah, rangkaian Tipe penting dari suatuanalog dikhususkan pada pengkonversian dihubungkan denganpenggunaan sinyal yang linear. kontrol proses yang standar dariSebagai contoh, diperkirakan sinyal yang ditransmisikan berupakeluaran dari sebuah sensor level arus sebesar 4-20 mA padabervariasi dan tidak linear dengan kabel. Hal ini memerlukanvariabel proses. Ditunjukkan pada pengkonversian resistansi dan levelGambar 9.23 (a). Rangkaian tegangan menjadi level arus yanglinearisasi di buat blok diagram diperlukan pada akhir pengirimanditunjukkan pada Gambar 9.23 (b), sinyal dan untuk pengkonversiankondisi yang ideal, yaitu hubungan balik dari arus menjadi teganganyang linear dari keluaran sensor yang pada akhir penerimaan sinyal yangberupa tegangan dan variabel proses dikirim. Tentunya pengiriman sinyaldidapatkan, seperti terlihat pada (signal transmission) dengan arusGambar 9.23 (c). Rangkaian seperti dipakai karena sinyal tidakDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 199
  32. 32. Teknik Ototronikbergantung dengan beban yang resistor, kapasitor, dan induktor, ataubervariasi. Dengan begitu, maka filter aktif dengan memakaidiperlukan perubah tegangan ke arus penguatan dan balikan (feedback).dan perubah arus ke tegangan. Pemakaian komputer ataumikrokomputer dalam sistem kontrolmemerlukan pengkonversian dataanalog menjadi data digital (digitalinterfacing) oleh rangkaian yangterintegrasi. Rangkaian ini disebutAnalog to Digital Converter (ADC).Konversi sinyal analog biasanyadiperlukan untuk mengatur sinyalanalog yang diukur agar sesuaimenjadi sinyal digital yang diperlukansebagai masukan ADC. Sebagaicontoh, ADC memerlukan sinyalmasukan yang bervariasi antara 0sampai dengan 5 Volt, tetapi sensormemberikan sinyal yang bervariasiantara 30 sampai dengan 80 mV. Gambar 9.24 Konsep PembebananRangkaian pengkonversi sinyaltersebut dapat dibuat untukmenghubungkan keluaran sensor Penyesuaian impedansi adalahtersebut ke masukan ADC yang elemen yang penting dalamdiperlukan. pengkondisian sinyal ketika impedansi internal dari sensor ataud. Filter dan Penyesuaian Impedansi impedansi saluran transmisi dapat Ada dua pengkondisi sinyal menyebabkan kesalahan (error)bersama lainnya yang diperlukan, dalam pengukuran variabel dinamis.yaitu proses pemfilteran (filtering) dan Rangkaian yang menggunakanpenyesuaian impedansi (matching komponen aktif dan pasif digunakanimpedance). untuk mengadakan penyesuaian Seringkali sinyal informasi yang impedansi tersebut.sering dijumpai di dunia ind ustrisekarang ini mempunyai frekuensi 60 e. Konsep PembebananHz. Motor listrik sewaktu di start, Salah satu yang menjadimenyebabkan sinyal pulse dan sinyal perhatian utama dalamlain yang tidak diinginkan dalam pengkondisian sinyal analog adalahsistem kontrol tertentu. Pada banyak pembebanan satu rangkaian olehkasus, hal ini memerlukan pemakaian rangkaian lainnya. Disini dikenalkanfilter high-pass, filter low-pass atau adanya ketidakpastian amplitudo darifilter notch untuk mengurangi atau suatu sinyal tegangan. Jika teganganmenghilangkan sinyal yang tidak ini merepresentasikan beberapadiinginkan tersebut. Contoh proses variabel proses, maka adafilter yang dapat dipenuhi oleh filter ketidakpastian dalam nilai variabelpasif adalah hanya dengan memakai tersebut.200 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

×