Pada peralatan yang menggunakan sistem pneumatik dibutuhkan peralatan-peralatan pendukung dalam pengoperasiannya, peralatan pendukung
tersebut antara lain : kompresor, unit pelayanan udara, silinder gerak ganda (double-acting cylinder), katup tuas 3 lubang, limit switch, katup 5 lubang tekanan bolak-balik, katup pengatur aliran dan lain sebagainya. Peralatan-peralatan tersebut merupakan sebagian dari banyak Peralatan-peralatan pendukung sistem pneumatik.
1. Kompresor
Kompresor merupakan pensuplai udara yang dimampatkan untuk dimanfaatkan oleh tabung-tabung pneumatik. Udara diisap dari atmosfer melalui sebuah filter oleh sebuah pompa torak yang disebut sebagai kompresor. Kompresor ini kemudian memompakan udara tersebut ke dalam sebuah tangki penampung dari baja yang disebut receiver. Sebagai penggerak kompresor digunakan sebuah motor listrik atau sebuah motor bakar yang terhubung dengan sebuah saklar/switch sensor tekanan yang dihubungkan dengan penampung. Jika tekanan udara di dalam penampung turun sampai suatu harga minimum tertentu, saklar akan secara otomatis menghidupkan motor listrik dan kompresor akan mengisi lagi persediaan udara di dalam penampung. Jika udara dalam penampung sudah maksimum, saklar akan menghentikan motor listrik dan kompresor akan berhenti bekerja.
Udara yang telah dimampatkan keluar dari tangki penampung melalui sebuah katup buka-tutup. Sebelum mencapai jaringan distribusi, udara harus melewati sebuah unit filter atau penyaring yang akan
memisahkan kandungan air dari udara sehingga peralatan-peralatan pneumatik terhindar dari proses pengaratan.
Selanjutnya udara memasuki sistem distribusi, yang biasanya jika di industri memakai pipa baja galvanis, tetapi untuk keperluan eksperimen laboratoris biasanya menggunakan selang karet yang cukup baik.
2. Unit Pelayanan Udara (Air Service Unit)
Unit pelayanan udara (air service unit) terdiri dari empat komponen utama yaitu :
a. Penyaring udara bertekanan yang berfungsi untuk memisahkan partikel-partikel debu dan kandungan air di saluran keluar.
b. Pengatur tekanan udara berfungsi untuk mengatur tekanan kerja yang akan digunakan relatif tetap.
c. Manometer (pengukur tekanan), berfungsi untuk mengetahui tinggi rendahnya tekanan kerja.
d. Pelumas udara bertekanan berfungsi untuk menyalurkan pelumas dikabutkan yang dialirkan ke sistem distribusi udara dari sistem kontrol dan komponen pneumatik yang akan digunakan dan mencegah terjadinya korosi pada komponen pneumatik.
Unit pelayanan udara dipasang setelah sistem penyaluran udara dari kompresor dan sebuah sistem kontrol pneumatik.
3. Unit Penggerak (Aktuator)
Karakeristik penampilan silinder dapat ditentukan secara teori atau dengan data-data dari pabriknya.
a. Penentuan Ukuran Silinder
Penentuan ukuran diameter torak pada silinder pneumatik secara teoritis dirumuskan sebagai berikut :
(Sugihartono, 1985: 93)
b. Kebutuhan Udara
Untuk menyiapkan dan untuk mengetaui biaya pengadaan energi terlebih dahulu harus diketahui konsumsi udara pada system. Pada tekanan kerja, diameter piston dan langkah tertentu, konsumsi udara dihitung sebagai berikut:
Kebutuhan udara = perbandingan kompresi x luas penampang piston x panjang langkah
kPa 101,3 operasi tekanan 101,3 Kompresi an Perbanding = + terhitung gaya dari 20% -3 diambil ) N ( gesekan R ) cm ( rak tengah to garis d ) Pa ( kerja tekanan p ) N efektif torak gaya F : dimana 4 . p. F 2 = = = = − = π d R
Rumus-rumus untuk menghitung pemakaian udara 1) Untuk silinder penggerak tunggal dapat dihitung:
enit) i (liter/m an kompres perbanding D n h Q= ⋅ ⋅0,785⋅ 2⋅
2) Untuk silinder penggerak ganda:
( ) ( )
{
h D h D d n perbandingankompresi}
Q= ⋅0,785 2 + ⋅0,785 2 − 2 ⋅ ⋅ di mana : Q = Volume udara (liter/menit)
h = panjang langkah (cm) n = banyak langkah setiap menit
(Sugihartono, 1985: 101)
c. Gaya Piston
Gaya piston yang dihasilkan silinder bergantung pada tekanan udara, diameter silinder, dan tahanan gesekan dari komponen perapat. Gaya piston secara teoritis dihiting menurut rumus berikut:
(Patient Peter. Pickup Roy. dan Powell Norman, 1985: 49)
d. Aktuator
Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh system kontrol dan aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir.
(Pa) kerja tekanan ) (m dipakai yang piston Luas (N) ritis piston teo gaya 2 = = = × = P A F P A F
Gambar 2. Simbol Diagram Tabung Gerak Ganda Aktuator pneumatik gerak lurus dibagi menjadi 2 jenis yaitu: 1) Silinder Kerja Ganda (Double-Acting Cylinder)
Silinder penggerak ganda digunakan terutama apabila torak diperlukan untuk melakukan kerja bukan hanya pada gerakan maju, tetapi juga pada gerakan mundur. Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston, sisi yang lain terbuka ke atmosfer. Untuk gaya kerja dua arah, gerakan piston kembali masuk juga diberikan oleh udara yang bertekanan yang diberikan pada sisi yang lain. Dua saluran ini berfungsi sebagai saluran masukan sekaligus juga sebagai saluran pembuangan.
Silinder kerja ganda mempunyai keuntungan yaitu bisa dibebani pada kedua arah gerakan batang pistonnya. Ini memungkinkan pemasangan lebih fleksibel. Gaya yang diberikan pada batang piston adalah lebih besar untuk gerakan keluar daripada gerakan masuk. Karena efektif permukaan piston dikurangi pada sisi batang piston oleh luas permukaan batang piston.
Gambar 4. Simbol Katup 5 Lubang Tekanan Bolak-balik 2) Silinder Kerja Tunggal (Single-Acting Cylinder)
Silinder kerja tunggal mempunyai seal piston tunggal yang dipasang pada sisi suplai udara bertekanan. 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 di dalam silinder direncanakan hanya untuk mengembalikan silinder pada posisi awal dengan alasan kecepatan kembali tinggi pada kondisi tanpa beban.
Gambar 3. Simbol Diagram Tabung Gerak Tunggal
4. Katup 5 Lubang Tekanan Bolak-balik
Katup 5 lubang tekanan bolak-balik atau double pressure operated 5 port valve dijalankan tidak secara mekanisme seperti tuas atau tombol melainkan melalui isyarat angin atau air signal, seperti ditunjukkan pada gambar 4. 1 3 4 5 1 1 2
Gambar 5. Dua Posisi Katup 5 Lubang
Isyarat pada lubang 1 2 Isyarat pada lubang 1 4
Di dalam katup bolak-balik ini terdapat sebuah spool yang bisa bergerak ke dua arah, tergantung dari isyarat angin yang diberikan. Spool ini bergerak seperti torak dalam tabung gerak ganda. Lubang penerima isyarat angin biasa ditandai dengan label 1 2 dan 1 4. Simbol-simbol dalam gambar 5, memperlihatkan dua posisi katup dua lubang dengan tekanan bolak-balik.
Pada posisi pertama, isyarat angin diberikan pada lubang berlabel 1 2. Akibatnya, udara mampat masuk ke dalam katup melalui lubang 1 dan keluar melalui lubang 2. Dalam posisi kedua isyarat angin diberikan pada lubang 1 4. Akibatnya, udara mampat masuk ke dalam katup melalui lubang 1 dan keluar melalui lubang 4.
5. Katup Pengontrol Aliran
Katup pengontrol aliran merupakan katup yang mengendalikan aliran udara kempaan yang melewatinya. Katup pengontrol aliran mempengaruhi volume aliran udara bertekanan pada dua arah. Jika pada katup kontrol aliran ini dipasang pula katup satu arah, maka kecepatan hanya dipengaruhi hanya
pada satu arah. Katup bisa dipasang sebagai katup penutup dalam rangkaian atau dipasang langsung pada saluran silinder.
6. Selenoid
Untuk mengendalikan suatu sistem pneumatik bisa dilakukan dengan kendali listrik. Hal tersebut dimungkinkan karena adanya katup elektropneumatik yang disebut katup selenoid atau sering hanya disebut selenoid saja. Selenoid terdiri atas sebuah kumparan kawat yang bila dialiri listrik akan menghasilkan suatu medan magnet di sekelilingnya. Jika sebuah armatur dari besi diletakkan dalam daerah medan magnet kumparan, maka armatur tersebut akan tertarik ke arah kumparan. Gerakan armatur besi inilah yang menjadi dasar beroperasinya katup selenoid. Skema diagram selenoid adalah seperti gambar berikut.
Gambar 7. Skema Diagram Selenoid
Pada banyak aplikasi pneumatis, selenoid ini lebih banyak dipakai dibanding komponen pneumatis. Selenoid menjadi pilihan dalam aplikasi sistem pneumatis karena memiliki keunggulan-keunggulan (Patient, 1985: 59):
a. Jangkauan pengiriman isyarat listrik lebih jauh dibanding dengan jangkauan isyarat pneumatik.
b. Isyarat listrik lebih cepat bereaksi daripada isyarat pneumatik.
c. Energi yang digunakan unruk isyarat pengendalian dengan listrik lebih kecil dibanding jika digunakan isyarat pneumatik.
d. Isyarat listrik dan elektronik lebih efisien dibanding isyarat pneumatik.
e. Komponen-komponen yang digunakan dalam isyarat pengendalian dengan listrik dan elektronik lebih murah dan lebih hemat ruangan dibanding komponen-komponen pneumatik.
Pemilihan selenoid, didasarkan atas besarnya tegangan kerja dari kumparannya. Tegangan kerja yang dipergunakan oleh kumparan selenoid adalah: 12 Volt, 24 Volt, 50 Volt, 110 Volt, 240 Volt dan 440 Volt. Untuk lebih amannya disarankan untuk memilih selenoid dengan tegangan kerja yang kecil.
7. Katup 3/2
Untuk menghindari gaya gerakan yang besar dan gerakan berulang-ulang pada silinder pneumatik, katup pengarah yang dikontrol secara mekanik
harus dilengkapi dengan katup pemandu. Katup pemandu menghasilkan isyarat angin untuk menjalankan katup pengontrol. Seperti contoh katup tuas set/reset 3/2 (gambar 8). apabila tuas ditekan atau diset maka isayarat angin masuk melalui lubang 1 dan keluar melalui lubang 2 selanjutnya diteruskan ke katup pengontrol yang dapat mengoperasikan tabung. Lubang pembuangan pada no 3 apabila direset dan gerakan torak pada tabung berhenti.
Gambar 8. Katup Tuas Set/Reset 3 Lubang
8. Limit Switch
Saklar batas atau limit switch (LS) merupakan saklar yang dapat dioperasikan secara otomatis maupun nonotomatis. Limit switch yang bekerja secara otomatis adalah jenis limit switch yang tidak mempertahankan kontak sedangkan limit switch yang bekerja nonotomatis adalah limit switch yang mempertahankan kontak (Sumantri Oman 1993 : 34). Kontak-kontak dalam limit switch seperti kontak-kontak terdapat pada tombol tekan, yaitu mempunyai kontak Normally Open (NO) dan kontak normally close (NC).
Gambar 9. Kontak Limit Switch
Limit switch yang tidak mempertahankan kontak akan bekerja apabila ada benda yng menekan rollernya, sehingga kedudukan kontak NO menjadi NC dan kontak NC menjadi NO. Jika benda sudah diangkat, roller dari limit switch ke posisi semula, demikian pula kedudukan kontak-kontaknya.
9. Catu Daya
Catu daya merupakan sumber energi listrik arus searah (DC). Pada rangkaian catu daya digunakan transformator penurun tegangan. Dari jala-jala listrik bolak-balik (AC) 110/220 Volt, 50 Hz dapat diturunkan menurut kebutuhan alat pemakai. Dan komponen dioda digunakan untuk penyearah gelombang baik penyearah setengah gelombang maupun penyearah gelombang penuh, hal ini disesuaikan dengan jumlah dioda. Serta komponen kapasitor digunakan sebagai penapis tegangan.
Gambar 10. Skema Catu Daya Penyearah Gelombang Penuh
NO NC 1 1 0 /2 2 0 V o lt 5 0 H z T C T D 1 D 2 C 2 4 V R
BAB III