LANDASAN TEORI
3.4 Switch dan Sensor .1 Push Button Switch
Elemen sinyal input diperlukan untuk memungkinkan sebuah sistem kontrol dinyalakan. Yang paling umum dipakai adalah sakelar tekan (Push-button
switch). Disebut sakelar tekan karena untuk mengalirkan sinyal,
mengaktuasikannya dengan menekan tombol atau sakelar. Simbol yang digunakan:
Tabel 3.12 Simbol Push Button
Sakelar tekan manual secara umum untuk kontak NO (General Push-button switch, NO)
Sakelar tekan manual, diaktifkan dengan cara ditekan untuk kontak NO
Saklear tekan manual, diaktifkan dengan cara ditekan untuk kontak NC
30
3.4.2 Latching Push-button switch
Sakelar ini diaktuasikan/diaktifkan dengan tombol yang mengunci secara mekanik. Untuk mengembalikan ke posisi semula (posisi tidak aktif) maka sakelar ini harus ditekan lagi. Penunjukkan aktuasi: I tanda mengaktifkan, O tanda untuk mengembalikan ke posisi sebelum bekerja. Simbol-simbol yang digunakan adalah :
Tabel 3.13 Simbol Latching Push Button
Sakelar mengunci manual, diaktifkan dengan cara ditekan untuk kontak NO
Sakelar mengunci manual, diaktifkan dengan cara ditarik untuk kontak NC
Sakelar mengunci manual, diaktifkan dengan cara diputar untuk kontak NO
3.4.3 Limit Switch
Limit Switch adalah bagian integral dari sistem kontrol yang berfungsi
layaknya switch biasa. Bedanya adalah limit switch digerakkan oleh suatu mekanis yang biasa digunakan untuk keperluan start, stop, actuator assembly dan
internal contact. Hoising melindungi internal contact sehingga kokoh dan tahan
ledakan. Sedangkan aktuatornya dapat bermacam-macam bentuk sesuai dengan kebutuhan antara lain yaitu bentuk rotary, level dan lain-lain. Kontaknya biasa
31
Gambar 3.9 Konseptual Mekanisme dari Limit Switch (Sumber : “Sistem Pengendali PLC”)
Limit switch biasa digunakan untuk mengetahui posisi dari sebuah batasan
yang berhubungan dengan piston silinder, rotor, pergerakan tempat mesin dan lainnya, supaya peralatan tersebut dapat terkontrol secara otomatis. Berikut ini adalah gambar dari konstruksi limit switch.
Gambar 3.10 Konstruksi dari Limit Switch
Bila pembatas dari sebuah mesin menekan roller dari limit switch, maka
limit switch itu akan ON atau OFF. Beberapa macam tipe dari limit switch dibuat
dengan tujuan untuk memperoleh cara penempatan limit switch. Macam-macam dari tipe ini disesuaikan dengan pergerakan suatu mesin, suatu kekuatan mekanis.
32
3.4.4 Sensor Magnet / Reed Switch
Disebut juga Relay buluh, adalah alat yang akan terpengaruh medan magnet dan akan memberikan perubahan kondisi pada output. Seperti layaknya saklar dua kondisi (on/off) yang digerakkan oleh adanya medan magnet di sekitarnya. Biasanya sensor ini dikemas dalam bentuk kemasan yang hampa dan bebas dari debu, kelembaban, asap ataupun uap.
Gambar 3.11 Sistem Sensor Magnet (Sumber : “PLCBook”)
Reedswitch sama seperti Relay, magnet permanen digunakan sebagai ganti
wire coil. Ketika magnet berada jauh maka dalam keadaan terbuka tetapi ketika
magnet berada dekat maka dalam keadaan tertutup.
3.4.5 Sensor Induktif
Sensor Induktif berfungsi untuk mendeteksi objek besi/metal. Meskipun terhalang oleh benda non-besi sensor akan tetap dapat mendeteksi selama dalam jangkauannya. Jika sensor mendeteksi adanya besi di area sensingnya maka kondisi output akan berubah. Sensor ini dapat menggantikan limit switch/ sakelar mekanikal yang merupakan teknologi lama.
Sensor induktif menggunakan koil ( Induktor ) untuk membangkitkan frekuensi tinggi di medan magnet. Jika di sana objek metal dekat dengan medan magnet, aliran arus ada pada objek. Hasil dari aliran arus membangun medan
33
magnet baru itu dengan menentang medan magnet yang asli. Pengaruhnya dapat menganti induktansi dari koil di sensor induktif. Dengan mengukur induktansi sensor bisa ditentukan ketika metal telah semakin dekat.
Gambar 3.12 Sistem Sensor Induktif (Sumber : “PLCBook”)
3.4.6 Sensor Kapasitif
Sensor kapasitf akan mendeteksi semua objek yang ada dalam jarak sensingnya baik metal maupun non-metal. Misal untuk pendeteksian level tangki biji plastik, atau mendeteksi ada atau tidaknya bahan dalam sebuah saluran.
Sensor kapasitif bisa untuk mendeteksi banyak material dengan jarak dekat, kira-kira beberapa centimeter. Sensor dari plat dan jarak antara mereka ditetapkan. Tetapi ketetapan elektrik dari keliling ruang mereka akan berunah sebagai perbedaan material yang dekat dengan sensor. Sebagai ilustrasi dari sensor kapasitif ditunjukkan dari gambar dibawah. Medan osilasi digunakan untuk menentukan kapasitansi dari plat. Ketika ini ditukarkan sensitifitas output dari sensor adalah aktif.
34
Gambar 3.13 Sistem Sensor Kapasitif (Sumber : “PLCBook”)
Jarak dan akurasi dari sensor ditentukan sebagian besar dari ukuran. Luasnya sensor bisa mempunyai diameter beberapa centimeter. Lebih kecil bisa kurang dari 5 cm tepat dan mempunyai jarak yang pendek akan lebih akurat.
3.4.7 Sensor Optik
Sensor cahaya telah digunakan berabad – abad ,awalnya photocell yang digunakan untuk aplikasi seperti membaca trak audio di gerakan gambar. Tetapi optik moderen sensor lebih canggih. Sensor optik memerlukan kedua dari sumber cahaya yaitu emitter dan detektor. Emitter akan menghasilkan sorotan cahaya yang terlihat dan tak terlihat spectrum digunakan led dan dioda laser.
Detektor dibentuk tipe dengan photodiode dan phototransistor. Emiter dan detektor dengan posisi tertentu dengan adanya objek akan terblok atau sorotan reflek ketika hadir. Dasar sensor optic ditunjukkan pada Gambar 3.16
35
Gambar 3.16 Sistem Dasar Sensor Optik (Sumber : “PLCBook”)
Dari gambar sorotan cahaya dihasilkan di kiri, hasil fokus adalah lensa. Sorotan di bagian detektor akan mengindikasikan objek ada. Gelombang osilasi cahaya digunakan, jadi sensor bisa menyaring keluar cahaya normal diruangan. Cahaya dari emitter ketika dinyalakan atau dimatikan dalam set frekuensi. Ketika detektor menerima cahaya, diperiksa agar lebih yakin itu frekuensi yang sama. Jika cahaya sedang diterima di frekuensi kanan sorotan akan putus. Frekunsi dari osilasi dalam hasil Khz dan terlalu capat untuk dilihat. Efek samping dari metoda frekuensi adalah sensor bisa digunakan daya yang rendah di jarak yang jauh.
3.5 Motor DC
3.5.1 Prinsip Kerja Motor DC
Sebuah kawat yang dialiri arus diletakkan diantara dua kutub magnet yang berlawanan, maka pada kawat tersebut akan bekerja suatu gaya yang menggerakkan kawat tersebut. Arah gerak gaya tersebut dapat ditentukan dengan kaidah tangan kiri yang berbunyi sebagai berikut :
36
“ Apabila tangan kiri terbuka diantara kutub U dan S, sehingga garis-garis gaya yang keluar dari Kutub Utara menembus telapak tangan kiri arus didalam kawat mengalir searah dengan arah keempat jari, maka kawat itu akan mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan arah ibu jari “.
Gaya menimbulkan torsi yang akan menghasilkan rotasi mekanik, sehingga motor akan berputar. Jadi motor arus searah ini menerima sumber arus searah kemudian diubah menjadi energi mekanik. Prinsip kerja dari motor arus searah adalah sebagai berikut :
1. Adanya garis-garis gaya medan magnet (fluks), antara kutub yang ada di stator.
2. Penghantar yang dialiri arus ditempatkan pada jangkar yang berada dalam medan magnet tadi.
3. Pada penghantar timbul gaya yang menghasilkan torsi. Prinsip kerja motor DC dapat dilihat pada Gambar 3.22.
(a) Medan yang dihasilkan oleh kutub
37
(c) Interaksi kedua medan menghasilkan gaya Gambar 3.15 Prinsip Kerja Motor DC (Sumber :”Motor DC” )
Keterangan gambar :
1. Garis-garis gaya medan magnet (fluks) dihasilkan oleh kutub-kutub magnet seperti Gambar 3.19(a).
2. Penghantar yang dialiri arus maka pada penghantar timbul medan magnet (garis-garis gaya fluks) seperti Gambar 3.19(b).
3. Medan yang tidak seragam seperti Gambar 3.19(c) sehingga timbul gaya. Gaya tersebut menghasilkan torsi yang akan memutar jangkar.
3.5.2 Timbulnya Kopel
Karena garis gaya berusaha mencari jalan yang sependek-pendeknya, maka kawat akan mendapat tekanan yang arahnya kebawah. Hal ini disebabkan gaya saling dorong dari kedua medan magnet. Bila sebuah belitan terletak dalam medan magnet yang serupa, tetapi kedua sisi belitan itu mempunyai arus yang arahnya berlawanan, maka arah gerak kawat berlainan sehingga menghasilkan suatu gaya putaran atau disebut kopel.
38
Sedangkan pada Gambar 3.20 menunjukkan belitan yang sebenarnya diantara dua kutub. Pada motor listrik kopel ini diteruskan oleh jangkar pada porosnya sehingga dapat memutar perkakas lain yang diputar olehnya.
Pada saat belitan sudah berputar, maka terdapat suatu belitan yang berputar didalam medan magnet. Didalam medan magnet yang demikian akan bangkit suatu tegangan.
Gambar 3.16 Belitan Antara Dua Kutub (Sumber : “Motor DC”)
Dalam hal ini tegangan mempunyai arah yang berlawanan dengan tegangan dan arus dari luar yang menyebabkan belitan tersebut berputar. Karena itu di dalam motor listrik kecuali tegangan yang didapatkan dari luar, di dalam jangkarnya sendiri timbul suatu tegangan lain yang disebut gaya gerak listrik lawan atau tegangan lawan.
Kalau suatu motor diberi tegangan luar, di dalam jangkarnya akan mengalir arus yang besar karena tergantung dari tahanan jangkar saja. Arus ini mempunyai harga yang besar karena tahanan jangkarnya biasanya kecil. Karena arus ini maka terdapat gaya putar (daya mekanik) dimana jika jangkar sudah berputar, didalam jangkar akan timbul GGL lawan.
GGL lawan yang mula-mula kecil itu akan mengurangi tegangan dari luar, sehingga arus akan mulai berkurang ketika jangkar mulai berputar. Kalau putaran