BAB II TEORI
2.1
Pengertian Sistem Pengaturan
Pengertian kontrol atau pengaturan adalah proses atau upaya untuk mencapai tujuan. Sebagai contoh sederhana dan akrab dengan aktivitas sehari-hari dari konsep kontrol atau pengaturan adalah saat mengendarai kendaraan. Tujuan yang diinginkan dari proses tersebut adalah berjalannya kendaraan pada lintasan (track (track ) yang diinginkan. Ada beberapa komponen yang ya ng te terl rlib ibat at di da dala lamn mnya ya,, mi misal salny nyaa pe peda dall ga gas, s, speedometer , me mesi sin n (penggerak), rem, dan pengendara. Sistem kontrol berkendaraan berarti komb ko mbin inasi asi
dari da ri
komp ko mpon onen en-k -kom ompo pone nen n
terse te rsebu butt
yang ya ng
meng me ngha hasi silk lkan an
berjalannya kendaraan pada lintasan yang diinginkan. Ketika jalan lengang dan aturan memperbolehkan memperbolehkan,, penge pengendara ndara mempercepat laju kenda kendaraan raan dengan membuka pedal gas. Demikian pula, jika ada kendaraan lain di depan dep an ata atau u lam lampu pu pen penyeb yeberan erangan gan ber berwar warna na mer merah ah mak makaa pen pengen gendar daraa menginjak rem dan menurunkan kecepatannya. Semua upaya itu dilakukan untuk mempertahankan kendaraan pada lintasan yang diinginkan. Contoh lain dapat disebutkan berupa proses memindahkan barang oleh tangan kita. Padaa pro Pad proses ses ters tersebu ebut, t, tuj tujuan uannya nya ada adalah lah pos posisi isi atau let letak ak bar barang ang yang diinginkan. Komponennya berupa tangan (dalam hal ini tentunya dengan deng an otot tanga tangan), n), mata, dan otak sebagai peng pengontro ontrol. l. Pada saat tangan bergerak untuk memindahkan barang, mata akan menangkap informasi tentang posisi pada saat itu. Informasi tersebut diproses oleh otak untuk disimpulkan apakah posisinya sudah benar atau tidak. Selanjutnya, apabila posisinya masih belum tercapai maka otak akan memerintahkan otot tangan untuk bergerak memindahkan barang ke posisi yang diinginkan. Proses Pro ses pen pengat gatura uran n suh suhu u tub tubuh uh ada adalah lah jug jugaa con contoh toh dar darii sist sistem em kon kontro trol. l. Tujuannya menjaga suhu tubuh agar berjalan normal. Secara umum dapat
dikata dik atakan kan sem semua ua pro proses ses yan yang g terj terjadi adi di ala alam m pad padaa hak hakika ikatny tnyaa ada adalah lah sebuah sistem kontrol.
Gambar 2.1 blok diagram sistem pengaturan / pengendalian.
Dalam pengaturan secara otomatis, peranan operator diganti oleh peralatan atau komponen yang secara otomatis bekerja sesuai dengan fungsi operator.
Tabel 2.1 contoh komponen sistem control.
Tabel 2.2 istilah dalam proses kontrol
2.2
Pengertian Diagram Blok Sistem Kontrol
Ada dua bentuk umum sistem kontrol: a. Sistem Kontrol Lingkar-terbuka (Open-Loop Control System). b. Sistem Kontrol Lingkar-tertutup (Closed-Loop Control System) atau sistem kontrol dengan umpan balik ( Feedback Control System). Sistem kontrol yang pertama sering disebut pengaturan secara manual, sedangkan yang kedua disebut kontrol otomatis. Seperti diperlihatkan pada gambar 2.1, untuk memudahkan melihat proses pengaturan yang berlangsung dalam sistem kontrol, dibuat diagram blok yang menggambarkan aliran informasi dan komponen yang terlibat dalam sistem kontrol tersebut. Gambar kotak mewakili tiap komponen dalam sistem kontrol, sedangkan aliran informasi diperlihatkan dengan garis dengan tanda anak panah di salah satu ujungnya yang menandakan arah informasi atau data dalam proses pengaturan tersebut. Diagram blok sistem kontrol lingkarterbuka (SKL-buka) diperlihatkan dalam Gambar 2.2.
Gambar 2.2 digram blok sistem open loop.
Dalam sistem kontrol lingkar-tertutup, nilai keluaran berpengaruh langsung terhadap aksi pengaturan. Sinyal selisih (error ) yaitu perbedaan antara masukan acuan dan sinyal umpan balik diberikan kepada kontroler sedemikian
sehingga
dalam
prosesnya
memperkecil
selisih
dan
menghasilkan keluaran sistem pada harga atau kondisi yang diinginkan. Sistem kontrol lingkar tertutup dalam kenyataannya selalu merujuk kepada sistem yang menggunakan umpan balik untuk mengurangi error sistem. Sistem kontrol lingkar-terbuka adalah sistem yang keluarannya tidak berpengaruh terhadap aksi pengaturan. Dengan kata lain, dalam sistem ini keluarannya tidak diukur ataupun diumpanbalikkan untuk dibandingkan dengan masukan. Contoh praktis sistem ini adalah mesin cuci. Perendaman, pencucian, dan penyabunan dalam mesin cuci beroperasi berdasarkan waktu yang ditentukan oleh pengguna. Mesin tidak mengukur kondisi sinyal keluaran berupa kebersihan pakaian. Dalam sistem tersebut, keluaran tidak dibandingkan dengan masukan acuan, sehingga masukan acuan berhubungan dengan kondisi operasi (operating condition) yang tetap. Akibatnya ketelitian sistem sangat bergantung kepada kalibrasi. Dalam hal adanya gangguan, sistem kontrol lingkar-terbuka tidak akan menunjukkan hasil yang diharapkan. Sistem kontrol ini dapat digunakan dalam praktik hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui dan tidak ada gangguan. Keuntungan dari sistem kontrol lingkar-tertutup terlihat dari penggunaan umpan balik yang membuat respon sistem tidak terlalu peka (sensitif) terhadap gangguan luar ataupun perubahan nilai-nilai komponen dalam sistem. Hal tersebut memungkinkan penggunaan komponen yang tidak akurat dan murah untuk mewujudkan pengendalian yang akurat untuk suatu plant . Dari sisi kestabilan, sistem kontrol lingkar-terbuka relatif lebih mudah dibuat karena kestabilan sistem bukan masalah utama. Di lain pihak, kestabilan menjadi masalah besar dalam sistem control lingkar-tertutup karena penanganan error yang berlebihan bisa menyebabkan osilasi. Sistem kontrol ini bermanfaat apabila ada gangguan yang bersifat sukar
ditentukan atau diramalkan, tetapi biasanya sistem kontrol lingkar tertutup juga memerlukan daya dan biaya yang relatif lebih besar dibandingkan dengan sistem kontrol lingkar-terbuka yang bersesuaian. Dewasa ini dengan kemajuan teknologi dalam bidang elektronika dan komputer, hampir seluruh sistem dikendalikan secara elektronis dan terkomputerisasi. Peran manusia menjadi hanya sebagai operator. Dalam merealisasikan sistem yang dikendalikan dengan komputer maka penambahan komponen pengubah dari sinyal analog ke digital dan sebaliknya mutlak diperlukan untuk menjamin keberlangsungan proses dalam sistem tersebut.
Gambar 2.3 diagram blok loop tertutup.
Contoh 1 : pengaturan tinggi permukaan air secara skematik memperlihatkan pengaturan tinggi permukaan air. Dalam sistem ini, yang ingin diatur adalah tinggi permukaan air dalam tangki (PLANT). Seorang operator (KONTROLER) bertugas membuka tutup kran air (AKTUATOR) untuk menjaga tinggi permukaan air yang tetap. Algoritma kontrolnya adalah buka kran air apabila tinggi permukaan air turun dan tutup kran air apabila tinggi permukaan air lebih dari yang diinginkan. Di sini yang berfungsi sebagai sensor adalah mata sang operator yang selalu melihat tinggi permukaan air. Diagram blok sistem
kontrol lingkar terbuka untuk sistem ini dapat digambarkan dalam bentuk berikut.
Gambar 2.4 diagram blok sistem level.
Gambar 2.5 pengaturan tinggi permukaan air.
2.3
Prilaku Sistem Kontrol.
Ada dua tipe perilaku sistem kontrol, yaitu statis dan dinamis. Perilaku statis sistem control diperlihatkan oleh hubungan linear antara variabel yang dikontrol dengan perubahan variable termanipulasinya, sedangkan perilaku dinamis ditandai oleh respon sistem kontrol terhadap inputnya. Sebagai contoh, gambar 2.6 memperlihatkan sistem kontrol pada generator arus searah dengan variabel yang dikontrol berupa tegangan dan variabel termanipulasinya arus eksitasi pada lilitan medannya. Gambar 2.6a
adalah
diagram
rangkaiannya.
Sedangkan
gambar
2.6b
memperlihatkan karakteristik statis dari sistem kontrol pada generator tersebut.
Gambar 2.6 prilaku ststis generator arus searah.
Perilaku statis dari sistem kontrol dinyatakan dengan koefisien transfer (Ks), yaitu angka yang menunjukkan perbandingan antara perubahan nilai variabel yang dikontrol (x) dengan perubahan nilai variabel termanipulasi (y). Perilaku sistem dinamis ditinjau dari respon sistem yang dikontrol terhadap input berbentuk tangga (step). Input berasal dari variabel termanipulasi, sedangkan respon sistemnya berupa variabel yang dikontrol. Berdasarkan bentuk responnya, ada lima klasifikasi sistem kontrol. 1. Sistem kontrol tanpa waktu tunda (PT0), 2. Sistem kontrol waktu tunda satu langkah (PT1), 3. Sistem kontrol waktu tunda dua langkah (PT2), 4. Sistem kontrol waktu tunda banyak (PTn), dan 5. Sistem kontrol dengan waktu mati (dead time). P pada penamaan sistem tersebut berarti proporsional, artinya bentuk sinyal reponnya sebanding dengan bentuk sinyal inputnya. T berindeks berarti waktu tunda respon terhadap inputnya. Waktu tunda
adalah waktu yang dibutuhkan oleh respon sistem untuk mencapai bentuk inputnya. T0 (Tnol) artinya tidak ada waktu tunda pada respon sistem, sehingga untuk sistem PT0 begitu input diberikan pada sistem atau sistem dijalankan, respon sistem langsung mengikuti bentuk inputnya. T1 berarti waktu tunda responnya tingkat satu, T2 berarti waktu tunda responnya tingkat dua, dan seterusnya. Secara umum, semakin besar tingkat waktu tundanya semakin lambat respon output terhadap inputnya.
2.4
Tipe Kontroler
Kontroler dapat diibaratkan sebagai otak dari sistem kontrol. Komponen tersebut berfungsi sebagai pusat pengatur proses dalam sistem kontrol. Secara teknis, ada dua input ke kontroler, yaitu output sebenarnya yang dihasilkan plant (disebut variabel yang dikontrol x ) dan masukan acuan (referensi w). Input yang diproses oleh kontroler adalah selisih dari dua input tersebut ( error e), sedangkan output kontroler berupa variabel termanipulasi (y ). Berdasarkan cara kerjanya ada dua tipe kontroler, yaitu kontroler kontinyu dan kontroler diskrit. Kontroler diskrit terdiri atas kontroler dua posisi (On-Off ) dan kontroler tiga posisi. Kontroler kontinyu terdiri atas lima jenis, yaitu kontroler Proporsional (P ) , Kontroler integral (I ), kontroler Proporsional dan Integral ( PI ), kontroler Derivatif (D), kontroler Proporsional
Derivatif
(PD), dan
kontroler
Proporsional-Intergral-
Derivatif (PID).
2.4
Kontroler Dua Posisi
Kontroler tipe ini memiliki prinsip kerja nyala-padam (On-Off) secara bergantian dengan waktu yang ditentukan, sehingga dinamai juga kontroler On-Off. Salah satu penerapan kontroler ini misalnya pada pengaturan suhu ruangan agar berada di antara dua nilai suhu rendah dan tinggi (suhu nyaman). Apabila ruangan bersuhu rendah maka kontroler bekerja untuk menaikkan suhu ruangan, sebaliknya apabila suhu ruangan
mencapai posisi suhu tinggi maka kontroler bekerja untuk menurunkan suhu ruangan dengan cara memutus arus pemanasnya. Karakteristik kontroler ini diperlihatkan pada Gambar 2.7. Kondisi suhu mengikuti grafik pada Gambar tersebut.
Gambar 2.7 Kontroler Dua Posisi (on-off)
Pada saat awal proses pemanasan ruangan, suhu naik sedikit demi sedikit sampai mencapai suhu tingginya. Karena ketidakidealan sistem, timbul waktu tunda Tu. Waktu tunda tersebut muncul baik pada saat kondisi on ke off ataupun sebaliknya dari kondisi off ke on seperti terlihat pada Gambar tersebut sebagai akibat komponen atau pengatur tidak bisa langsung merespon perubahan inputnya. Pada kontroler ini bentuk kurva karakteristik input-outputnya disebut hysteresis seperti terlihat di bagian kiri Gambar 2.7. Dengan melihat kurva ini, perpindahan (transisi) dari posisi on ke off berlangsung ketika suhu mencapai suhu tinggi (xo) dan sebaliknya perpindahan posisi off ke on terjadi pada saat suhu mencapai suhu rendah (xu). Simbol kontrol dua posisi (On-Off) diperlihatkan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Simbol kontrol on-off
Gambar 2.9 Kontroler suhu bimetal
Kontroler suhu bimetal adalah sebuah kontroler dua posisi yang diperlihatkan pada Gambar 2.9. Posisi On-Off-nya ditentukan oleh kontak bimetal. Apabila suhu panas maka keeping bimetal akan melengkung sedemikian sehingga kontak terlepas sehingga elemen pemanasnya terputus
kontaknya
sehingga
suhu
akan
turun.
Adanya
magnet
menyebabkan suatu saat keeping bimetal kembali akan tertarik dan menyebabkan kontak kembali bekerja dan proses pemanasan berlangsung kembali. Karena suhu naik, keping bimetal kembali melengkung dan memutus kontak dengan pemanas, sehingga proses awal berulang, dan seterusnya.
2.5
Kontroler Tiga Posisi
Kontroler tiga posisi Gambar 2.10 memiliki karakteristik satu posisi On dan dua posisi Off, atau sebaliknya dua On dan satu Off. Dalam bentuk rangkaian listrik digambarkan pada Gambar 2.10. Pemanas listrik R1, terhubung pada induk sakelar 1 dan 2. sedangkan pemanas R2 hanya terhubung pada sakelar cabang 2 saja. Ketika posisi sakelar pada 0, kedua pemanas posisi Off dan kedua pemanas tidak mendapat catu daya listrik, hasilnya suhu dingin. Ketika sensor suhu mencapai angka setting tertentu sakelar cabang akan menghubungkan cabang 1 dengan pemanas R1, satu pemanas bekerja. Jika pemanas akan dinaikkan temperaturnya, sensor temperatur menggerakkan sakelar ke cabang 2, pada posisi ini pemanas R1
dan R2 secara bersamaan bekerja dan dihasilkan temperatur lebih tinggi. Karakterisitik dan simbol dari kontroler tiga posisi terlihat pada Gambar 2.11. Contoh pemakaian kontroler tiga posisi adalah pada sistem pengaturan suhu yang memerlukan tiga keadaan, yaitu panas-tinggi, panas-sedang, dan keadaan mati (Off), seperti diperlihatkan pada Gambar 2.12.
Gambar 2.10 Kontrol tiga Posisi
Gambar 2.11 Karakteristik dan simbol kontroler tiga posisi
Gambar 2.12 Karakteristik kontroler tiga posisi dengan posisi tengah nol
2.6
Kontroler Proporsional (P)
Kontroler proporsional memiliki karakteristik bahwa outputnya berupa variabel yang dikontrol berubah sebanding (proporsional) dengan inputnya yang berupa variabel selisih (error) antara masukan acuan (reference) dengan variabel termanipulasi atau output nyata dari plant. Karakteristik dan diagram blok kontroler ini diperlihatkan pada Gambar 2.13. Aplikasi kontroler proporsional misalnya pada pengaturan tinggi permukaan air seperti pada Gambar 2.14. Buka tutup katup akan
sebanding dengan posisi pelampung yang mengukur selisih antara tinggi permukaan air yang diinginkan (referensi) dengan tinggi air sesungguhnya (x). Apabila tinggi air sesungguhnya sangat rendah maka katup akan membuka lebar-lebar, sebaliknya apabila tinggi air sesungguhnya melebihi tinggi air acuan maka katup akan menutup sekecil mungkin. Respon sistem kontrol dengan kontroler proporsional diperlihatkan pada Gambar 2.15. Hubungan antara variable yang dikontrol y dengan error e dinyatakan dengan bentuk persamaan linier dengan konstanta kesebandingan
(proporsional)
KRP.
Gambar 2.14 proporsional
Gambar 2.13 Kontrol proporsional
2.7
Aplikasi
kontroler
Gambar 2.15 Respon kontrol proporsional
Kontroler Integral (I)
Laju perubahan (kecepatan) nilai output dari kontroler integral sebanding dengan nilai inputnya. Input sistem berupa variabel selisih
(error) antara masukan acuan (referensi) dengan variabel termanipulasi atau output nyata dari plant. Jadi, jika selisih acuan dengan output nyata besar maka perubahan nilai output juga besar, artinya aktuator akan ”mengejar” selisih tersebut, sehingga diharapkan selisihnya semakin kecil. Karakteristik dan diagram blok kontroler integral diperlihatkan pada Gambar 2.16. Dibandingkan dengan kontroler proporsional, pemakaian kontroler integral relatif lebih baik dalam hal memperkecil selisih antara masukan acuan dengan output nyata. Dengan demikian, kontroler integral akan mendorong sistem yang dikontrol (plant) untuk mencapai output yang diinginkan, sehingga selisih (error)-nya semakin kecil. Aplikasi kontroler integral ini misalnya pada pengaturan level permukaan air yang melibatkan motor sebagai komponen aktuatornya, seperti diperlihatkan pada Gambar 2.17. Dalam sistem tersebut, operasi buka tutup katup dilakukan oleh motor listrik. Torsi motor yang dihasilkan bergantung kepada nilai selisih antara acuan (yh) dengan output nyata (y) yang diukur melalui pelampung. Semakin besar selisih tersebut, yaitu apabila kecepatan berkurangnya air semakin besar (misalnya saat pemakaian air yang banyak), maka torsi motor akan semakin besar dan mempercepat buka katup, sehingga air akan semakin banyak mengalir. Dengan demikian diharapkan tangki air akan terisi air lagi secara cepat sampai ketinggian yang diinginkan.
Gambar 2.16 Kontroler Integral 2.8
Gambar 2.17 Aplikasi kontroler Integral
Kontroler Derivatif (D)
Penggunaan kontroler P saja dalam sistem kontrol kadang-kadang menyebabkan respon sistem melebihi input acuannya. Misalnya level air dalam tangki melebihi dari tinggi yang diinginkan. Keadaan ini disebut overshoot. Untuk mengurangi atau menghindari kondisi ini maka digunakan kontroler tipe derivatif. Input ke kontroler derivatif berupa perubahan selisih antara output nyata dan masukan acuannya atau kecepatan error, sehingga apabila selisih antara output nyata dan masukan acuannya semakin besar maka kontroler mengirimkan sinyal ke aktuator yang semakin besar pula. Dengan demikian, nilai ouput yang melebihi nilai acuannya ditekan sekecil mungkin. Respon kontroler ini untuk input tangga (step) dan input lereng (ramp) diperlihatkan pada Gambar 2.18 dan Gambar 2.19.
Gambar 2.18 Respon kontroler derivatif untuk sinyal step
Gambar 2.19 Respon kontroler derivatif untuk sinyal lereng
Gambar 2.20 Aplikasi Kontroler Derivatif
Aplikasi kontroler ini diperlihatkan pada Gambar 2.20. Pada sistem ini, buka tutup katup bergantung kepada perubahan nilai selisih antara tinggi air nyata yang diukur melalui pelampung (y) dan tinggi air yang diinginkan (yh). Dalam keadaan tangki kosong artinya selisihnya besar, maka katup akan membuka dengan cepat sehingga laju air masuk ke tangki semakin besar. Apabila keadaan air mendekati penuh, maka nilai selisihnya kecil, sehingga katup akan memperkecil volume air yang masuk ke dalam tangki.
2.9
Kontroler Proporsional Derivatif (PD)
Karena kontroler derivatif mampu mengurangi overshoot yang terjadi dalam sistem kontrol, maka penggabungan dua tipe kontroler P dan D cukup efektif untuk mendapatkan respon sistem yang baik. Kontroler PD memadukan fungsi kontroler P dan D. Respon kontroler terhadap input ramp dan diagram blok kontroler ini diperlihatkan pada Gambar 2.21.
Gambar 2.21 Respon kontroler PD terhadap sinyal ramp
Gambar 2.22 Aplikasi Kontroler PD Apabila kontroler PD diterapkan pada pengaturan tinggi air maka buka tutup katupnya berdasarkan data selisih dan laju perubahan selisih antara tinggi air nyata (y) dengan tinggi air yang diinginkan (yh), seperti diperlihatkan pada Gambar 2.22. Ketika pengisian air dalam tangki penampung mencukupi maka pelampung akan bergerak keatas dan menggerakkan dua tuas. Tuas atas menggerakkan piston dalam silinder yang akan meutup katup aliran air. Tuas bawah mengimbangi gerakan oleh tekanan pegas akibat dorongan piston.
Secara umum hubungan sinyal input dan sinyal output kontroller pada controller tipe-PD dapat dinyatakan sebagai berikut:
Dimana:
= koefisien pneumatik = input kontrol = delay
atau dalam bentuk transfer function:
Dalam bentuk diagram balok, controller tipe-PD digambarkan sebagai berikut:
Gambar 2.23 Diagram Balok Kontroller tipe-PD
Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem control dan aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen control terakhir. Aktuator pneumatik dapat digolongkan menjadi 2 kelompok : gerak lurus dan putar . :
1. Gerakan lurus (gerakan linear) : * Silinder kerja tunggal. * Silinder kerja ganda. 2. Gerakan putar : * Motor udara * Aktuator yang berputar (ayun)
Silinder kerja tunggal mempunyai seal piston tunggal yang dipasang pada isi suplai udara bertekanan. Pembuangan udara pada sisi batang
piston
silinder
dikeluarkan
ke
atmosfir
melalui
saluran
pembuangan. Jika lubang pembuangan tidak diproteksi dengan sebuah penyaring akan memungkinkan masuknya partikel halus dari debu ke dalam silinder yang bisa merusak seal. Apabila lubang pembuangan ini tertutup akan membatasi atau menghentikan udara yang akan dibuang pada saat silinder gerakan keluar dan gerakan akan menjadi tersentak-sentak atau terhenti. Seal terbuat dari bahan yang fleksibel yang ditanamkan di dalam piston dari logam atau plastik. Selama bergerak permukaan seal bergeser dengan permukaan silinder. Gambar konstruksi silinder kerja tunggal sebagai berikut :
Gambar 2.24 konstruksi silinder kerja tunggal.
Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston, sisi yang lain terbuka ke atmosfir. Silinder hanya bisa memberikan gaya kerja ke satu arah . Gerakan piston kembali masuk diberikan oleh gaya pegas yang ada didalam silinder direncanakan hanya untuk mengembalikan silinder pada posisi awal dengan alasan agar kecepatan kembali tinggi pada kondisi tanpa beban. Pada silinder kerja tunggal dengan pegas, langkah silinder dibatasi oleh panjangnya pegas . Oleh
karena itu silinder kerja tunggal dibuat maksimum langkahnya sampai sekitar 80 mm.
Salah satu Katup yang digunakan dalam sistem pneumatik adalah Katup Bola Duduk 3/2 yaitu katup yang membangkitkan sinyal dengan sifat bahwa sebuah sinyal keluaran dapat dibangkitkan juga dapat dibatalkan/diputuskan. Katup 3/2 mempunyai 3 lubang dan 2 posisi. Ada 2 konstruksi sambungan keluaran : •
posisi normal tertutup (N/C) artinya katup belum diaktifkan, pada
lubang keluaran tidak ada aliran udara bertekanan yang keluar. •
posisi normal terbuka (N/O) artinya katup belum diaktifkan, pada
lubang keluaran sudah ada aliran udara bertekanan yang keluar.
Gambar 2.25a : Katup (N/C) dalam keadaan tidak aktif
Gambar 2.25b : Katup (N/C) dalam keadaan aktif
Hubungan posisi awal katup adalah lubang keluaran sinyal 2(A) terhubung dengan lubang pembuangan 3 (R). Gaya pegas mengembalikan sebuah bola pada kedudukan katup sehingga mencegah udara bertekanan mengalir dari lubang 1(P) ke lubang keluaran 2(A) . Dengan tertekannya tuas penekan katup menyebabkan bola duduk menerima gaya dan lepas dari kedudukannya. Dalam melakukan ini gaya tekan harus dapat melawan gaya pegas pengembali dan akhirnya udara bertekanan harus mengalir. Suplai udara bertekanan ke posisi keluaran katup dan sinyal dikeluarkan. Sekali tuas penekan dilepas lubang 1(P) tertutup dan lubang keluaran 2(A) terhubung ke lubang pembuangan 3(R) melalui tuas penekan sehingga sinyal dipindahkan. Dalam hal ini katup dioperasikan secara otomatis. Untuk menggerakkan tuas katup sebagai tambahan pengaktifan bisa dipasang langsung pada kepala katup. Gaya yang dibutuhkan untuk mengaktifkan tuas tergantung pada tekanan suplai gaya pegas pengembali dan kerugian gesekan dalam katup. Ukuran katup dan luas permukaan kedudukan katup harus lebih kecil untuk mendapatkan batasan gaya aktifnya yang kecil pula. Penggunaan mode proporsional derivative control dimaksudkan sebagai mode rate control, dan mode derivative pada PD pneumatic controller terjadi hanya pada saat error berubah. Respon yang sangat cepat dari mode ini sangat cocok dengan pengaturan kecepatan piston yang disupplai dengan fluida gas sebagai pengatur.Selain itu kelebihan dari mode ini adalah overshoot yang dihasilkan sangat kecil, hal ini tentunya mempengaruhi ketahanan dari pemakaian piston.
KESIMPULAN
•
Kontroller tipe PD disebut juga sebagai rate/anticipatory control
•
Pengaturen sistem pneumatic terjadi pada kecepatan gerak piston.
•
PD kontroller pada piston dapat menjaga ketahanan penggunaan umur pneumatic, karena pada kontroller mode ini overshoot yang dihasilkan sangat rendah.
•
Kelebihan dari PD kontroller pneumatic yang laian adalah respon yang sangat cepat, sehingga cocok dengan kebutuhan kecepatan dari piston pneumatic yang dijaga agar sinyal keluaran berada pada setpoint.
