BAHAN AJAR
DASAR SISTEM KONTROL
Di Susun oleh : YAN SAPUTRA, S.Pd
PENDIDIKAN PROFESI GURU (PRA JABATAN) FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI MEDAN 2017
DASAR SISTEM KONTROL
A. KEGIATAN BELAJAR a. Tujuan Kegiatan Belajar :
1.
Peserta didik mampu menjelaskan dasar-dasar kontrol dengan benar.
2.
Peserta didik mampu menguraikan dasar-dasar kontrol dengan benar.
B. URAIAN MATERI a.
Pengertian Sistem Kontrol
Kontrol" dapat didefinisikan sebagai sesuatu yang dilakukan terhadap suatu target agar bisa berjalan dengan benar sesuai dengan tujuannya.
Target biasanya disebut dengan
"rencana" dan hal yang harus dilakukan agar sesuai dengan rencana disebut dengan "controller". Kelompok yang terdiri dari bagian dan komponen yang dipakai agar target bisa terlaksana disebut dengan "system". Sistem kontrol adalah sesuatu yang menghubungkan antara komponen atau sistem dengan
sistem lainnya agar bisa saling berhubungan. Sistem artinya kombinasi secara sistematik, dan dipakai untuk menjalankan sistem lainnya. Kontrol manual dan Kontrol otomatis.
Input adalah suatu elemen yang berfungsi memberikan efek pada sistem, input sistem bisa juga disebut dengan actuating signal. Contoh: Pada sistem tubuh manusia, informasi-informasi didapat melalui mata, hidung, telinga atau organ perasa lainnya yang berfungsi sebagai input, dan reaksi dari badan merupakan output yang dihasilkannya. Karena itulah kontrol sistem biasanya terdiri dari input, kontrol dan output seperti tampak pada gambar diatas
b.
Jenis-jenis Sistem Kontrol
Adapun jenis-jenis sistem kontrol yaitu : 1.
Kontrol sistem Open-loop Kontrol sistem open-loop artinya adalah output sistem tidak berpengaruh pada aktivitas
kontrol. Setiap langkah kontrol dilakukan tanpa perintah yang telah ditentukan sebelumnya, karena itulah disebut dengan kontrol sequential. Pada kontrol sistem open-loop, output tidak diukur atau diperbandingkan dengan input. Karena itulah kemungkinan bisa muncul error dan error yang terjadi tidak dapat diperbaiki.
2.
Kontrol sistem Closed-loop Jenis kontrol sistem closed-loop adalah selalu membandingkan output dengan targetnya
(input masukan), kemudian mengirimkan perbedaan nilai terhadap kontrol sistem melalui jalur umpan balik untuk dilakukan pembetulan error . Seperti tampak pada gambar dibawah, sistem membentuk pengulangan tertutup terhadap input dengan output, sehingga disebut dengan kontrol closed-loop atau kontrol sistem feedback .
c.
Sistem Kontrol Open Loop
Kontrol open loop menurut DIN 19 226 berarti proses di dalam sistem dimana salah satu atau beberapa variabel input mempengaruhi variabel output lain sebagai hasil hukum saling mempengaruhi dari sebuah sistem. Pengontrolan dicirikan oleh urutan “loop -terbuka” dari aksi atau rantai kontrol. Sistem merupakan isi dari kotak itu sendiri. Aksi variabel input (ditandai dengan Xe…) pada sistem dihubungkan dalam kotak dan keluar sebagai variabel output Xa…. Variabel output saat ini ada pada aliran energi ata u masa yang akan dikontrol.
Gambar 1. Blok diagram kontrol open loop
Gambar 2. Bagian sistem kontrol open loop
d.
Cara Kerja Sistem Kontrol Open Loop
Contoh: Jika suplai kompressor udara dikontrol volumenya, maka pembukaan dan penutupan katup geser dapat disebut operasi kontrol. Katup kontrol, yang mengontrol posisi yang berpengaruh terhadap volume udara disebut elemen kontrol akhir. Pembukaan yang dilakukan oleh katup geser disebut sebagai variabel y yang dikontrol. Kran putar yang mengoperasikan katup geser disebut unit kontrol. Variasi pemakaian udara bertekanan oleh pemakai dikatakan sebagai variabel gangguan pada pengontrol. Hal ini juga terjadi pada fluktuasi kecepatan atau perubahan
di
dalam
efisiensi
yang
muncul
dari
kompressor.
Standarisasi
juga
mengkonfirmasi bentuk selanjutnya dari istilah kontrol: Kata “kontrol” sering digunakan tidak hanya untuk proses kontrol tetapi juga untuk sistem yang lengkap dimana kontrol ditempatkan.
Gambar 3. kontrol open loop pada tekanan udara
Karakteristik kontrol open loop adalah bahwa variabel output yang dipengaruhi oleh variabel input tidak kontinyu dan tidak lagi menjadi variabel input yang sama (tidak diumpan-balikkan). Penyimpangan pada variabel output dari nilai nominal tidak diperhatikan (diabaikan), sehingga tidak dapat dikoreksi. Proses kerja kontrol Open Loop
Sistem terkontrol dapat dibagi lebih detail menjadi elemen sinyal, elemen kontrol, aktuator dan elemen kerja. Disamping itu, aliran sinyal, berjalan sesuai sinyal kontrol dan
aktuator menuju elemen kerja.
Gambar 4. Rantai kontrol open loop
Kontrol sering dipisahkan antara bagian sinyal dan bagian daya. Bagian sinyal menggunakan tegangan dan tekanan yang lebih kecil daripada yang digunakan oleh bagian daya, dalam hubungan ini kemudian disebut dengan unit kontrol dan unit daya. Hal ini terutama bermanfaat untuk elemen kerja yang besar dan kontrol dengan kabel panjang. Elemen sinyal dapat disimpan secara berbaris karena kecil dimensinya, tetapi aktuator harus disesuaikan dengan karakteristik elemen kerja. Dalam pneumatik, kontrol elektro-pneumatik atau elektro-hidrolik, aktuator juga memiliki fungsi antarmuka antara sinyal dan power suplai, karena output sinyal yang dihasilkan dari kombinasi logika sinyal input, dilewatkan dari sinyal di bagian listrik.
e.
Sistem Kontrol Close Loop
Menurut DIN 19 226 kontrol otomatis adalah proses dimana sebuah variabel dikontrol (variabel terkontrol), secara terus-menerus diukur dan dibandingkan dengan variabel lain, variabel perintah, proses akan dipengaruhi sesuai dengan hasil perbandingan ini dengan memodifikasi agar sesuai dengan variabel perintah. Urutan aksi dari bentuk ini dinamakan loop kontrol tertutup (closed loop). Tujuan kontrol closed loop adalah untuk menyesuaikan nilai variabel terkontrol dengan nilai yang ditentukan oleh variabel perintah. Sistem terkontrol dipengaruhi oleh perbandingan antara output sistem terkontrol (yakni variabel terkontrol) dan variabel perintah tertentu (nilai yang ditetapkan/ setting point ).
Gambar 5. Bagian-bagian sistem kontrol close loop
f.
Cara Kerja Sistem Kontrol Close Loop
Contoh: Dengan kontrol otomatis ini, tekanan di dalam tangki udara bertekanan dijaga secara otomatis pada nilai yang ditetapkan sebelumnya. Nilai aktual tekanan tangki dimasukkan dalam bellow yang akan merubah panjang terhadap tekanan. Perubahan panjang berdampak pada perubahan posisi katup geser yang disebut variabel y terkontrol, melalui sambungan batang dan peredam, lalu mengakibatkan pengaturan volume udara pada nilai yang diharapkan.
Gambar 6. Contoh sistem dengan kontrol close loop Proses Kerja Kontrol Close loop
Sebagai contoh kontrol otomatis untuk mempertahankan suhu dalam oven selama otomatisasi produksi, maka hal ini tidak dapat direalisasikan dengan kontrol open loop. Variabel output berupa suhu harus terus terkontrol dan selama dalam proses dilakukan intervensi terhadap timbulnya penyimpangan dari nilai nominal (terlalu dingin – pemanasan dihidupkan, dan ketika mencapai suhu batas atas - pemanas dimatikan). Suhu output disesuaikan dengan menyesuaikan set point dalam proses, dan nilai aktual, sehingga hal ini dikatakan kontrol otomatis (pengaturan).
Gambar 7. Proses kontrol close loop
Kontrol otomatis adalah proses di mana besaran variabel kontrol, secara kontinyu dideteksi dan diperbandingkan dengan variabel referensi, dan diperbaiki hingga diperoleh hasil yang sama. Indikator kontrol otomatis adalah aliran aksinya tertutup, dan variabel kontrol yang ada di jalur aksi kontrol loop itu sendiri dipengaruhi terus menerus.
