SISTEM KENDALI ALTERNATOR
Istilah sistem kendali dalam teknik listrik mempunyai arti suatu peralatan atau sekelompok sekel ompok peralatan yang diguna digunakan kan untuk mengatur fungsi kerja suatu mesin dan memetakan tingkah laku mesin tersebut sesuai dengan yang dikehendaki. Fungsi kerja mesin tersebut mencakup antara lain menjalankan ( start start ), ), mengatur (regulasi), dan men menghe ghenti ntikan kan sua suatu tu pro proses ses ker kerja. ja. indarluhsepdyanuri Pad Padaa umu umumny mnya, a, sis sistem tem kendali ken dali mer merupak upakan an sua suatu tu kum kumpul pulan an per peralat alatan an lis listr trik ik ata atau u ele elektr ktroni onik, k, per perala alatan tan mekani mek anik, k, dan per perala alatan tan lai lain n yang men menjam jamin in sta stabil bilita itass dan tra transi nsisi si hal halus us ser serta ta ketepatan suatu proses kerja. Sistem kendali dibedakan menjadi dua, yaitu sistem kendali loop terbuka dan sistem kendali loop tertutup. a)
Sistem Kendali Loop Terbuka
Sist Si stem em
kend ke ndal alii loop terbuka
adalah
proses
pengendalian
di
mana
variabel input mempengaruhi mempengaruhi output yang yang dihasilkan.
ambar ! "iagram blok sistem kendali loop terbuka
b)
Sistem Kendali Loop Tertutup
Sistem Sis tem kend kendali ali loo loop p ter tertut tutup up ada adalah lah sua suatu tu pro proses ses peng pengend endali alian an di man manaa vari va riab abel el
yang ya ng
dike di kend ndal alik ikan an
(output )
dise di sens nsor or
seca se cara ra
kont ko ntin inyu yu,,
kemu ke mudi dian an
dibandingkan dengan besaran acuan.
1
ambar #. "iagram blok sistem kendali loop tertutup
1. SISTEM
EN!ONTROLAN
TEKANAN
"DARA ADA R"AN!
TERT"T" A. en#enalan Ketel "ap
$etel uap atau boiler merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menghasilkan steam (uap) dalam berbagai keperluan. %ir di dalam boiler dipanaskan oleh panas dari hasil pembakaran bahan bakar (sumber panas lainnya) sehingga terjadi perpindahan panas dari sumber panas tersebut ke air yang mengakibatkan air tersebut menjadi panas atau berubah &ujud menjadi uap. %ir yang lebih panas memiliki berat jenis yang lebih rendah dibanding dengan air yang lebih dingin, sehingga terjadi perubahan berat jenis air di dalam boiler . %ir yang memiliki berat jenis yang lebih kecil akan naik, dan sebaliknya air yang memiliki berat jenis yang lebih tinggi akan turun ke dasar. 'ap panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. ika air dididihkan sampai menjadi steam, volumenya akan meningkat.
2
.
ambar .*oiler penyulingan
$. Model self regulating process
Pada dasarnya dapat didekati oleh sebuah model matematis FOPDT (First Order Plus Ded Time) yang hanya dicirikan oleh tiga buah parameter yaitu Process transport delay – L, Process time constant – T, Process static gain- K
$etiga
parameter yang menggambarkan dinamika proses, secara praktis dapat diperoleh atau diidentifikasi melalui eksperimen sederhana BumpTest atau sinyal tangga secara open loop pada mode kontrol manual (lihat ambar +).
ambar +. $ontrol manual.
3
ambar . -espon tangga Bump test
Percobaan BumpTest yang mana parameterparameter proses F/P"0 ( First Order Plus Ded Time) dapat dicari sebagai berikut1 a. $eterlambatan transportasi proses (2) 3 &aktu yang
terjadi pada proses yang
dihitung sejak terjadi perubahan tangga pada 4/ sampai variabel proses (P5) yang dikontrol mulai menanggapi perubahan input 4/. b. $onstanta &aktu (0) 3 6aktu yang di perlukan sehingga nilai P5 mencapai ku rang lebih 7 8 dari keadaan steady akhir setelah &aktu tunda. c. ain Statis Proses ($) 3 Perbandingan perubahan P5 terhadap perubahan 4/ dalam keadaan steadynya. ain statis bisa bernilai positif maupun negatif tergantung jenis kontrol !al!e yang di gunakan.
%. SISTEM EN!ONTROLAN MIN&AK DALAM TAN!KI A. Deskripsi Sistem
Sensor 2inier 5ariable "ifferential 0ransformers (25"0) %dalah suatu sensor yang bekerja berdasarkan prinsip trafo diferensial dengan gandengan variabel antara gandengan variabel antara kumparan primer dan kumparan sekunder. Prinsip ini
4
pertama kali dikemukakan oleh Schaevits pada tahun !9+:an.Pada masa sekarang sensor 25"0 telah secara luas digunakan. Pada aplikasinya 25"0 dapat digunakan sebagai sensor jarak, sensor sudut, dan sensor mekanik lainnya.'ntuk kali ini sensor ini diaplikasikan sebagai sensor jarak. Suatu 25"0 pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan primer, dua buah kumparan sekunder, dan inti dari bahan feromagnetik. $umparankumparan tersebut dililitkan pada suatu selongsong, sedangkan inti besi ditempatkan didalam rongga selongsong tersebut. Selongsong ini terbuat dari bahan nonmagnetik. $umparan primer dililitkan ditengah selongsong, sedangkan kedua kumparan sekunder dililitkan disetiap sisi kumparan primer. $edua kumparan sekunder ini dihubungkan seri secara berla&anan dengan jumlah lilitan yang sama. Perancangan sistem dari tugas yang berjudul system monitoring tangki SP*' dan detektor kadar air yang terkandung dalam bahan bakar dengan menggunakan sensor 25"0 dan sensor konduktifitas adalah dengan cara memanfaatkan sensor 25"0;sensor pergeseran untuk mengetahui volume tangki pendam ,serta sensor konduktifitas yang mampu membedakan massa jenis dari bahan bakar dan air.
5
abar 7. Skematik Sensor 2"50
Secara skematik 25"0 dapat digambarkan seperti pada gambar diatas. Pada ujungujung kumparan primer diberikan tegangan eksitasi yang berupa sinyal yang dihasilkan oleh oscilator $eluaran dari sensor ini diambil dari ujungujung kumparan sekunder. *esar tegangan keluaran 25"0 bergantung kepada posisi inti. Pada saat posisi inti. Pada saat posisi inti besi ditengah, 2 yang diinduksi oleh kumparan sekunder ! dan # sama besar. 0etapi karena kedua kumparan sekunder dihubungkan seri secara berla&anan maka tegangan keluaran akan sama dengan nol. ika inti besi kita geser kearah kiri maka kumparan sekunder ! akan mendapat rapat fluks yang lebih tinggi dibandingkan dengan kumparan sekunder #. %kibatnya l induksi pada kumparan sekunder ! akan lebih besar daripada kumparan sekunder #. 0egangan keluaran yang dihasilkan merupakan selisih tegangan kedua kumparan sekunder.
6
selang jarak tertentu.
selongsong.
25"0
dapat
digunakan
untuk
mengukur
pergeseran;perubahan jarak. 'ntuk keperluan ini kita hubungkan pegangan inti 25"0 ke bagian yang akan diukur pergerakannya.
ambar > .Skema 2"50
7
'. SISTEM KENDALI OLI MESIN A. elumas Mesin (Oli Mesin)
Pelumas oli merupakan sejenis cairan kental yang berfungsi sebagai pelicin, pelindung, dan pembersih bagi bagian dalam mesin. $ode pengenal /li adalah berupa huruf S%? yang merupakan singkatan dari "ociety o# $utomoti!e %ngineers. S%? (Society of %utomotive ?ngineer) adalah sebuah lembaga standarisasi seperti IS/,"I@ atau IS yang mengkhususkan diri di bidang otomotif. Standarisasi minyak pelumas untuk mesin kendaraan bermotor pertama kali dilakukan oleh "ociety o# $utomoti!e %ngineers (S%?) pada tahun !9!! dengan kode S%? ::. Ainyak pelumas dikelompokkan berdasarkan tingkat kekentalannya. "alam kemasan atau kaleng pelumas, biasanya dapat ditemukan kode angka yang menunjukkan tingkat kekentalannya, seperti1 S%? +:, S%? 9:, dsb. Semakin tinggi angkanya semakin kental minyak pelumas tersebut. %da juga kode angka multi grade seperti S%? !:6 :, yang dapat diartikan bah&a pelumas memiliki tingkat kekentalansama dengan S%? !: pada suhu udara dingin (63&inter ) dan S%? : pada suhu udara panas (6ijaya, -. Indra, #::). Sensor kapasitif dapat mengindera langsung berbagai hal, seperti1 gerakan, komposisi kimia dan medan listrik. Sensor kapasitif juga dapat mengindera berbagai variabel yang dikonversi terlebih dahulu menjadi konstanta gerak ataupun dielektrik, seperti1
tekanan,percepatan,
tinggi
dan
komposisi
fluida.Sensor
kapasitif
menggunakan elektroda konduktif dengan dielektrik. -angkaian detector hanya
8
membutuhkan tegangan (listrik) 5olt yang akan mengubah variasi kapasitansi menjadi variasi voltase, frekuensi atau lebar pulsa.
ambar >. $apasitansi cylinder $. Sensor *linder Kapasiti+
Pada tugas akhir ini tahap pertama yang dilakukan adalah perancangan 4ylinder kapasitif Sensor. Sensor kapasitif ini didesain menggunakan # plat berbahan konduktor berbentuk lingkaran yang terbuat dari aluminium dengan luas penampang panjang B cm dan diameter lingkaran dalam !cm dan diameter lingkaran luar ,# cm.
ambar B. Perancangan sensor kapasitif Sensor ini akan bekerja dengan memanfaatkan perubahan freCuensi yang terjadi pada astable multivibrator.Perubahan freCuensi ini akan diumpankan ke rangkaian minimum.
9
