BAB IV SISTEM KENDALI TEMPERATUR OTOMATIS
IV.2. Proses Sistem Kendali Pada Oven
IV.2.2. Sistem Kendali Temperatur Pada Oven
Kontroler bekerja ketika itu juga driver motor memberikan arus
mengendalikan motor DC agar motor DC dapat berjalan. Motor DC menyebabkan
gir dapat bergerak.
Kemudian gir tersebut membuka kran agar gas dapat masuk melalui selang
dan diteruskan ke oven. Pada oven sendiri terdapat sebuah thermometer untuk
menunjukkan suhu temperatur yang ada di oven tersebut, kalau temperatur sudah
kita inginkankan tercapai maka proses tersebut sudah berjalan dengan baik.
Untuk mempermudah hubungan antara bagian-bagian dari penyusunan
sistem ini dapat dilihat pada gambar keterpasangan pada P & ID (Piping & Instrument Diagram) pada Gambar 4.1 berikut ini.
Input Kontroler Mekanik Output Proses Oven Kontroler Kran Tabung Gas Aliran Gas V (Volt) I (A)
Gambar 4.1. P & ID Susunan Proses Sistem Kendali
Kalau temperatur yang kita inginkan tidak tercapai maka thermocouple
memberikan sinyal ke kontroler agar kontroler tersebut mengendalikan driver
motor lalu ke motor DC supaya gir bergerak menutup kran. Setelah itu gas juga
tidak masuk melalui selang yang akan diteruskan ke oven.
Adapun gambar blok diagram sistem kendali pada oven pada Gambar 4.2 :
Gambar 4.2. Blok Diagram Sistem Kendali Pada Oven
Thermocouple Motor
DC Gir Kran Oven Op-amp Driver motor Gir Thermocouple Motor DC Keterangan : : Aliran Gas : Sinyal Elektrik : Wayar Penghubung
Blok diagram sistem kendali terdiri dari :
a). Kontroler
- Op-Amp adalah penguat diffrensial dengan dua masukan dan satu keluaran yang mempunyai penguatan tegangan yang amat tinggi. Dengan penguatan
yang amat tinggi ini penguat operasioanal dengan rangkaian balikan lebih
banyak digunakan daripada dalam lingkar terbuka.
Pemakaian Op-Amp amatlah luas meliputi bidang elektronika seperti
audio, pengatur tegangan DC, kendali otomatik, komputer analog,
elektronika nuklir dan lain-lain.
Op-amp jenis LM324 ini salah satu aplikasi non linier sebagai komparator.
Komparator disebut sebagai aplikasi non linier dari op-amp karena
keluarannya bukan merupakan replikasi dari masukannya. Keluaran dari
suatu komparator adalah tegangan kotak sebesar tegangan saturasi negatif
atau tegangan saturasi op-amp tergantung dari perbandingan masukan
inverting dengan tegangan pada masukan non-inverting op-amp.
Rangkaian dasar op-amp sebagai komparator ditunjukkan pada Gambar
4.3. + ref V V out - Vin LM 324
- Driver untuk motor DC ini digunakan untuk mengendalikan motor sehingga tidak terjadi penumpukan lilitan pada bidang yang dililit. Untuk
driver motor ini digunakan dua (2) buah transistor NPN dan dua buah transistor PNP, yang bekerja seperti saklar yang berfungsi untuk
membalikkan polaritas tegangan DC jangkar pada motor DC.
Pembalikan polaritas tegangan DC medan penguat bias menyebabkan arus
pada transistor yang disebabkan oleh bunga api pada saat transistor
bekerja. Hal ini terjadi karena adanya induksi belitan medan yang cukup
besar. Dan bila transistor berfungsi arus medan akan sama dengan nol dan
fluksi sangat kecil, maka putaran motor akan running (tidak terkendali).
Pengembalian polaritas tegangan jangkar melalui chopper empat kuadrat
akan membalikkan putaran secara mulus.
b). Mekanik
- Motor adalah suatu mesin yang dapat merubah tenaga listrik menjadi
tenaga mekanik, dalam hal ini adalah motor DC power window yang biasa kita dapati pada mobil yang menggunakan sistem secara otomatis. Untuk
catu daya motor DC power window menggunakan tegangan output
berkisar 12 volt 3 ampere.
Prinsip dasar motor arus searah adalah “bila sebuah kawat berarus
diletakkan antara kutub utara dan selatan magnet (U-S), pada kawat akan
bekerja gaya yang akan menggerakkan kawat. Arah gerak kawat
ditentukan dengan kaidah tangan kiri, yang berbunyi “Apa bila tangan kiri
kita terbuka diletakkan diantara kutub utara dan selatan magnet. Sehingga
kiri dan arus dalam kawat mengalir sesuai arah keempat jari, maka kawat
itu mendapat gaya searah dengan arah ibu jari”. Seperti terlihat pada
gambar 2.5 :
Arah gaya medan magnet
arus listrik
Gambar 4.4. Kaidah Tangan Kiri
Besarnya gaya yang dihasilkan adalah :
F = B I L (Newton)
Dimana :
F = besarnya gaya yang dihasilkan (N)
B = rapat fluksi magnet (weber/ 2 m )
I = arus mengalir (A)
L = panjang kawat penghantar (M)
Dasar dari suatu mesin DC dua kutub yang terdiri dari kumparan
ada poros terisolasi sehingga menyebabkan kumparan berputar diantara
kutub-kutub magnetnya. Seperti pada gambar 2.6 :
komutator kumparan
Gambar 4.5. Dasar Mesin DC Sederhana
Jadi bila arus mengalir keseluruh kumparan arah arus pada suatu sisi
kumparan akan berlawanan dengan arah arus pada sisi lainnya, maka akan
mengakibatkan gaya-gaya yang ditimbulkan akan mempunyai arah
berlawanan pula tetapi dengan besar gaya yang sama. Dengan demikian
kumparan tersebut dapat berputar pada porosnya. Momen putar (torsi) dari
gaya-gaya tersebut merupakan hasil kali besarnya gaya dengan jaraknya.
Berdasarkan sumber arus penguat magnetnya, motor DC yang digunakan
yaitu, motor DC dengan Magnet medan sendiri.
Jenis motor DC yang dipakai jenis motor shunt yaitu, mempunyai
kecepatan yang hampir konstan. Pada tegangan jepit konstan, motor shunt
mempunyai putaran hampir konstan walaupun terjadi perubahan beban.
Untuk membalaik arah putaran motor DC dapat dilakukan dengan 2 cara :
1. Membalik arah arus jangkar, arah arus penguat tetap.
Maka perlu untuk mengetahui spesifikasi motor DC power window pada tabel 4.2. serta gambar motor DC power window pada Gambar 4.4 berikut ini :
Gambar 4.6. Motor DC Power Window
Tabel 4.2. Spesifikasi Motor DC
Tegangan Nominal 12 V
Tenaga Putaran 3 N.M
Tidak Ada Beban Arus ≤ 2.8
Batas Kecepatan 90 rpm (80-100) Arus ≤ 9 A Kecepatan Awal 65 rpm (55-75) Kandang Arus ≤ 28 A Kandang Putaran ≥ 9 Kebisingan ≤ 55 DB
- Gir Motor adalah dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang
A Gir 1
Gir 2 5
ikut berputar pula yang disebut dengan gir. Alat yang menggunakan cara
kerja semacam ini untuk mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara
ini cukup baik untuk meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak
perlu tepat.
Guna mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak dapat
dilakukan roda gesek. Untuk itu kedua roda tersebut harus dibuat bergigi
pada kelilingnya sehingga meneruskan daya dilakukan oleh gigi-gigi
kedua roda yang saling berkait. Roda bergigi semacam ini, yang dapat
berbentuk silinder atau kerucut yang disebut roda gigi.
Pada motor DC power window ini terdapat 2 gir yang saling
bersinggungan. Bila salah satu gir diputar, maka gir yang lainnya ikut
berputar. Kedua gir tersebut berputar dengan arah putaran yang saling
berlawanan. Bila salah satunya berputar searah dengan arah putaran jarum
jam, maka gir yang satunya akan berputar berlawanan arah dengan arah
putaran jarum jam. Transmisi gir tersebut diperlihatkan pada Gambar 4.2
sebagai berikut :
Gambar 4.7. Transmisi Gir B
Dari gambar terlihat arah putaran kedua gir yang saling berlawanan arah,
juga perbandingan transmisi gir berdasarkan diameter lingkaran jarak bagi.
Perbandingan transmisinya 1 : 5, bila gir 1 berputar dari titik A dan
kembali ke titik A untuk kelima kalinya, maka gir 2 hanya memerlukan
satu kali dari titik B untuk kembali ke titik B seperti semula. Begitu juga
sebaliknya, bila gir 2 berputar satu kali putaran sepanjang jarak lingkar
bagi, maka gir 1 harus berputar sebanyak lima kali putaran agar jarak
lingkar bagi gir 1 sama dengan panjang jarak lingkar bagi gir 2.
c). Proses
- Agar aliran gas dapat dikontrol sesuai dengan keinginan sistem, maka
digunakan kran gas dengan range 0 sampai 90
Kran yang digunakan untuk gas juga dapat digunakan untuk pemakaian zat
cair seperti minyak, air dan sebagainya. Serta kran ini juga banyak dijual
di pasaran bebas. Dalam peralatan sistem kendali ini kran ini bersifat
umum agar lebih praktis dan mudah dalam mendapatkannya.
derajat putar. Dengan
demikian suplai gas dapat berubah-ubah sesuai dengan kontrol sistem.
- Untuk mendapatkan sumber thermal (energi panas) pada sistem ini,
peralatan ini menggunakan oven. Oven sebagai media penghantar sumber
thermal terdiri dari plat hasil perpaduan logam. Oven ini berbentuk 3
dimensi, dengan bagian depan oven diberi jendela dan dipasang kaca agar
bagian dalam dapat dilihat (transparan) dan di bagian sisi lainnya diberi
beberapa lubang. Oven ini dilengkapi alat penunjuk suhu (thermometer). Dan dapat dipergunakan dengan menggunakan bahan bakar LPG.
Temperatur maksimal suhu pada oven adalah 650 °C. lihat pada gambar
4.8 bentuk akhir pada oven.
BAB V
PENUTUP
V.1. Kesimpulan
Setelah menganalisa perangkat kontrol temperatur baik dari perangkat alat
elektronika dan mekanik, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Rangkaian ini berfungsi mengatur temperatur suhu pada oven dengan cara
kerja pengontrolan pada katup kran pensuplai bahan bakar gas yang disetting.
2. Jika temperatur suhu oven kurang dari temperatur setting maka rangkaian
akan bekerja secara otomatis, sehingga motor akan berputar berlawanan arah
dengan arah putaran jarum jam yang mengakibatkan katup kran akan
membuka guna memperbesar pengapian sampai temperatur suhu pada oven
sesuai dengan temperatur setting.
3. Jika temperatur suhu oven lebih dari temperatur setting maka rangkaian akan
bekerja secara otomatis, sehingga motor akan berputar searah dengan arah
putaran jarum jam yang mengakibatkan katup kran akan menutup guna
memperkecil pengapian sampai temperatur suhu pada oven sesuai dengan
temperatur setting.
4. Temperatur standart dalam pembutan cake/roti adalah 80-85 °C sesuai
V.2. Saran
Adapun saran-saran yang dimasukkan sebagai berikut :
1. Sebaiknya motor penggerak pada sistem diberikan catu daya tersendiri, agar
rangkaian sistem tidak memerlukan tegangan output yang sangat besar.
2. Peralatan thermocouple yang digunakan harus sesuai dengan karakteristik
DAFTAR PUSTAKA
Charles L. Phillips Royce D. Harbor, Prof. R. J. Widodo, Dasar-Dasar Sistem
Kontrol, Penerbit Gramedia, 1998.
Drs. Sumanto, MA, Mesin Arus Searah, Penerbit Andi Offset Yogyakarta : 1995.
Frank D. Petruzella, Drs. Sumanto, MA, Elektronik Industri, Penerbit Andi
Yogyakarta, 1995.
Katshiko Ogata, Edi Leksono, Teknik Kontrol Automatik (Sistem Pengaturan),
Edisi Pertama, Penerbit Erlangga, 1995.
Owen Bishop, Irzam Harmein, Dasar-Dasar Elektronika, Penerbit Erlangga :
2004.
Power Window Motor (HT420-1), Product Category: Auto Parts And Accessories,
SENSOR R1 1K LM324 R3 1K R2 1K GND POT 1 10K R4 R5 10K A A GND LM324 POT 2 10K BC945 Tr1 R6 1K GND R8 IN4002 1K LED1 LED2 D1 R9 1K IN IN B C E 4N25 3 2 3 2 4 5 6 1 2 VR R7 1K Tr2 BD140 R11 R12 R15 R14 R13 2K2 2K2 R16 BD139 Tr3 Tr4 Tr5 Tr6 Tr8 Tr7 Tr9 BD139 BD139 TIP141 TIP141 12VDC 1 2 3 4 A B D2 D3 BRIDGE AC AC B80C2200 IN4148 IN4148 RELAY 1 RELAY 2 A B C A B C SW1 SW2 A MOTOR TIP144 TIP144 1K 1K 1K