SISTEM KENDALI TEMPERATUR OTOMATIS PADA OVEN
BERBAHAN BAKAR LPG
Oleh :
01 5203 027
Lokot Syah Putra Nst
PROGRAM DIPLOMA IV
TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
SISTEM KENDALI TEMPERATUR OTOMATIS PADA OVEN
BERBAHAN BAKAR LPG
Oleh :
Nim. 01 5203 027 Lokot Syah Putra Nst
Disetujui Oleh :
PEMBIMBING KARYA AKHIR
Nip. 130 353 117 Ir. Mustafrind Lubis
Diketahui Oleh :
KETUA PROGRAM DIPLOMA IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK
FAKULTAS TEKNIK USU
Nip. 131 459 554 Ir. Nasrul Abdi, MT
PROGRAM DIPLOMA IV
TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
ABSTRAK
Sudah banyak alat-alat elektronika sistem kontrol. Sebagai mahasiswa
teknik diharapkan dapat mengimplementasikan ilmu pengetahuan dan
keterampilan yang didapat selama dibangku kuliah ke dalam kehidupan
sehari-hari maupun di dunia industri. Untuk itu penulis merencanakan sebuah Karya
Akhir yang berjudul “Sistem Kendali Temperatur Otomatis Pada Oven Berbahan Bakar LPG”. Tujuan sistem kendali temperatur otomatis pada oven ini, karena penulis melihat kegunaan dari alat ini banyak sekali, salah satunya
adalah untuk mempermudah sistem pengoperasian oven gas yang manual menjadi
otomatis, hanya saja alat ini berfungsi mengatur temperatur suhu oven dengan
cara kerja melakukan pada katup kran pensupplay bahan bakar LPG sesuai dengan
yang disetting.
Alat ini bisa digunakan untuk industri makanan, konveksi, keramik dan
kedokteran yang menggunakan oven pemanas. Pengontrolan otomatis banyak
macamnya, namun kontroler yang digunakan ini memberikan beberapa
keuntungan, diantaranya lebih simpel dan lebih mudah pengoperasiannya serta
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada kehadirat Allah SWT karena
atas berkat, rahmat, dan kesehatan serta ridho-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan karya akhir ini. Dan tak lupa juga seiring shalawat dan salam
penulis ucapakan kepada junjungan kita nabi besar Muhammad SAW.
Tugas akhir ini disusun sebagai persyaratan untuk menyelesaikan
pendidikan Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik, Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.
Adapun penulisan pada karya akhir ini adalah berdasarkan hasil
pengamatan dan penelitian yang penulis dapatkan secara informatif. Karena hal
tersebut diatas maka penulis memilih judul untuk karya akhir ini dengan judul
“SISTEM KENDALI TEMPERATUR OTOMATIS PADA OVEN BERBAHAN BAKAR LPG”.
Selama penulisan karya akhir ini penulis mendapat dukungan, dan banyak
bantuan serta masukan dari beberapa pihak. Maka pada kesempatan ini penulis
ingin mengucapakan rasa terima kasih yang sebesar–besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Ir. Armansyah Ginting, M. Eng selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Nasrul Abdi, MT selaku Ketua Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Rahman Hasibuan selaku Koordinator Program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Pabrik.
5. Bapak Ir. Mustafrind Lubis selaku Dosen Pembimbing Karya Akhir.
6. Keluarga kedua orang tua yaitu ayahku H. Hermansyah Aksyah Nst yang sangat sabar menunggu hasil tugas akhir penulis dan ibuku Hj. Yulia Mesra Nst, yang kedua-keduanya sangat berjasa, yang telah memberikan semagat, dukungan moril dan meteril serta do’a kepadaku. Amin.
7. Abangku yaitu Bang Surya yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Seluruh teman-teman satu angkatanku Stambuk ’01 khususnya Selamat, Mahyar, Fajar, Riswan, Linando, Jecklin, serta Lenon. Abang-abang stambukku dan adik-adik stambukku di Program Diploma IV Teknologi
Instrumentasi Pabrik USU.
9. Anak-anak Pasta Band khususnya Razak, Rere, Dan Padil.
10. Teman Spesial Siti Anggraini Harahap yang telah mendukung dan
mendoakan agar cepat wisuda.
Penulis menyadari bahwa Karya Akhir ini masih belum sempurna dan
masih banyak kekurangan. Disebabkan terbatasnya pengetahuan penulis. Maka
untuk itu penulis mengharapkan kritik dan sarannya sehingga Karya Akhir ini
dapat sempurna sesuai apa yang diharapkan. Selain itu Penulis berharap Karya
Akhir ini dapat bermamfaat bagi penulis dan pembaca pada umumnya.
Medan, Maret 2008 Hormat Saya
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... viii
BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah ...
1
I.2. Tujuan Karya Akhir ... 2
I.3. Rumusan Masalah ... 2
I.4. Batasan Masalah ... 3
I.5. Tinjauan Pustaka ... 3
I.6. Metode Penulisan ... 5
I.7. Sistematika Penulisan ... 5
BAB II LANDASAN TEORI II.1. Teori Pengukuran Temperatur ... 7
II.2. Alat-Alat Ukur Temperatur ... 9
II.2.1. Termometer Air Raksa ... 9
II.2.2. Termometer Bimetal ... 10
II.3. Komponen Rangkaian Elektronik ... 16
II.3.1. Resistor ... 16
II.3.1.1. Macam- macam Resistor ... 17
II.3.2. Dioda ... 18
II.3.2.1. Dioda Silikon ... 18
II.3.3. Transistor ... 19
II.3.3.1. Transistor Sebagai Saklar ... 20
II.3.4. IC Opto-Coupler ... 21
II.3.5. Relai ... 22
II.3.6. Saklar ... 24
II.3.7. Error Detector ... 25
BAB III THERMOCOUPLE III.1. Prinsip Kerja Thermocouple ... 26
III.2. Konstruksi Thermocouple ... 26
III.3. Cara Kerja Thermocouple ... 27
III.4. Penggunaan Thermocouple ... 28
BAB IV SISTEM KENDALI TEMPERATUR OTOMATIS IV.1. Prinsip Kerja Rangkaian Sistem Kendali ... 29
IV.2. Proses Sistem Kendali Pada Oven ... 30
IV.2.1. Settingan Parameter ... 30
BAB V PENUTUP
V.1. Kesimpulan ... 41
V.2. Saran ... 42
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Termometer Air Raksa ... 9
Gambar 2.2. Termometer Bimetal ... 12
Gambar 2.3. Rangkaian Dasar Thermocouple ... 13
Gambar 2.4. Resistor Tetap ... 17
Gambar 2.5. Resistor Variabel ... 17
Gambar 2.6. Dioda Silikon ... 19
Gambar 2.7. Simbol Transistor ... 20
Gambar 2.8. Transistor Sebagai Saklar ... 21
Gambar 2.9. Rangkaian Opto-Coupler ... 22
Gambar 2.10. Bentuk Dari Relai ... 24
Gambar 2.11. Bentuk Dari Saklar ... 24
Gambar 3.1. Konstruksi Thermocouple ... 27
Gambar 4.1. P & ID Susunan Proses Kendali ... 32
Gambar 4.2. Blok Diagram Sistem Kendali Pada Oven ... 32
Gambar 4.3. Rangkaian Dasar Op-Amp Sebagai Komperator ... 33
Gambar 4.4. Kaidah Tangan Kiri ... 35
Gambar 4.5. Dasar Mesin DC Sederhana ... 36
Gambar 4.6. Motor DC Power Window ... 37
Gambar 4.7. Transmisi Gir ... 38
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Setting Temperatur ... 30
ABSTRAK
Sudah banyak alat-alat elektronika sistem kontrol. Sebagai mahasiswa
teknik diharapkan dapat mengimplementasikan ilmu pengetahuan dan
keterampilan yang didapat selama dibangku kuliah ke dalam kehidupan
sehari-hari maupun di dunia industri. Untuk itu penulis merencanakan sebuah Karya
Akhir yang berjudul “Sistem Kendali Temperatur Otomatis Pada Oven Berbahan Bakar LPG”. Tujuan sistem kendali temperatur otomatis pada oven ini, karena penulis melihat kegunaan dari alat ini banyak sekali, salah satunya
adalah untuk mempermudah sistem pengoperasian oven gas yang manual menjadi
otomatis, hanya saja alat ini berfungsi mengatur temperatur suhu oven dengan
cara kerja melakukan pada katup kran pensupplay bahan bakar LPG sesuai dengan
yang disetting.
Alat ini bisa digunakan untuk industri makanan, konveksi, keramik dan
kedokteran yang menggunakan oven pemanas. Pengontrolan otomatis banyak
macamnya, namun kontroler yang digunakan ini memberikan beberapa
keuntungan, diantaranya lebih simpel dan lebih mudah pengoperasiannya serta
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Masalah
Dalam perkembangan teknologi elektronika dewasa ini, sudah sangat
maju baik dibidang industri, pertanian, kesehatan, pertambangan, perkantoran, dan
lain-lain.
Salah satu perkembangan pengaplikasian teknologi yang telah lama
diciptakan untuk pengontrolan proses pada suatu sistem adalah “Thermocouple”.
Pada saat ini thermocouple sering digunakan dalam industri-industri karena thermocouple mempunyai range temperatur yang sangat lebar dan dalam
pengoperasiannya thermocouple tidak memerlukan sumber daya dari luar, namun
thermocouple sendiri bekerja sebagai pembangkit tegangan.
Dimana dalam mengontrol suatu temperatur pada oven ini energi thermal
yang telah diubah menjadi tegangan karena beda potensial pada thermocouple
telah menjadi suatu input pada driver motor, sehingga motor DC dapat berputar.
Perputaran motor DC searah jarum jam mengakibatkan perputaran pada
kran untuk membuka kran dan perputaran motor DC berlawanan arah putaran
jarum jam mengakibatkan perputaran pada kran untuk menutup kran. Hal ini akan
terjadi terus sesuai dengan input yang diterima motor DC.
Untuk itulah dalam mengaplikasikan ilmu pengetahuan dan keterampilan,
maka tugas akhir ini membahas tentang SISTEM KENDALI TEMPERATUR
I.2. Tujuan Karya Akhir
Adapun tujuan dari karya akhir ini adalah :
1. Untuk memenuhi syarat menyelesaikan masa studi sebagai mahasiswa
program Diploma IV Teknologi Instrumentasi Industri.
2. Dapat mengetahui cara kerja thermocouple sebagai sensor. 3. Dapat mengetahui prinsip kerja sistem kendali pada oven.
4. Dapat mengetahui cara kerja sistem kendali pada oven.
I.3. Rumusan Masalah
Thermocouple merupakan salah satu peralatan yang sangat berperan didalam pengontrolan temperatur. Adapun kegunaan dari peralatan ini adalah
untuk mempertahankan temperatur sesuai dengan nilai batas range yang telah
ditetapkan. Untuk menjaga dan mempertahankan temperatur maka thermocouple
senantiasa mendeteksi berapa derajat temperatur yang telah dihasilkan oleh oven.
Apabila temperatur oven melebihi nilai batas range maka thermocouple akan memberikan indikasi ke kontroler agar membuka dan menutup kran.
Kaitan antara thermocouple dengan kontroler terjadi karena terjadinya sistem pengoperasian oven gas yang manual menjadi otomatis. Kontroler ini
berfungsi mengatur temperatur suhu oven dengan cara kerja melakukan menutup
dan membuka pada katup kran pensuplai bahan bakar LPG sesuai dengan yang
disetting. Pemanasan dan pengontrolan yang dilakukan pada sistem kendali dapat
bekerja secara otomatis setelah diadakan pengaturan pada kontroler. Jika
temperatur pada oven kurang dari temperatur setting maka katup kran akan
temperatur setting. Jika temperatur pada oven lebih dari temperatur setting maka
katup kran akan menutup guna memperkecil pengapian sampai temperatur suhu
sesuai dengan temperatur setting. Jika temperatur suhu oven sama dengan
temperatur setting, maka rangkaian akan tetap mempertahankan kondisi tersebut.
I.4. Batasan Masalah
Mengingat masalah yang dipilih tersebut mempunyai ruang lingkup yang
relatif luas dan terbatasnya serta pengalaman-pengalaman penulis, maka perlu
untuk membatasi pembahasan masalah antara lain :
1. Hanya membahas prinsip kerja, dan cara kerja Thermocouple.
2. Hanya membahas Proses Sistem Kendali.
3. Tidak membahas secara mendetail alat-alat pendukung proses pengontrolan
dan fungsi peralatan tersebut pada sistem kendali.
4. Hanya membahas penggunaan pada proses Thermocouple.
5. Tidak membahas perhitungan secara mendetail.
I.5. Tinjauan Pustaka
Sistem kontrol telah memegang peranan yang sangat penting dalam
perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Sistem kontrol telah menjadi
bagian yang penting dan terpadu dari proses–proses dalam pabrik dan industri
modern. Misalnya, kontrol otomatis dalam kontrol numerik dari mesin alat-alat
Selain itu sistem kontrol juga merupakan bagian yang penting dalam
operasi industri seperti pengontrolan tekanan, suhu, kelembaban, dan arus dalam
proses industri.
Sistem kontrol adalah suatu sistem yang terdiri dari beberapa komponen
atau elemen pendukung yang digunakan untuk mengukur nilai dari variabel sistem
yang dikontrol dan menerapkan variabel tersebut ke dalam sistem untuk
mengoreksi atau membatasi penyimpangan nilai yang diukur dari nilai yang
dikehendaki.
Dalam istilah lain disebut juga teknik pengaturan, sistem pengendalian
atau pengontrolan. Ditinjau dari segi peralatan, sistem kontrol terdiri dari susunan
beberapa komponen fisis yang digunakan untuk mengarahkan aliran energi ke
suatu mesin atau proses agar dapat menghasilkan nilai yang diinginkan.
Tujuan utama dari suatu sistem pengontrolan adalah untuk mendapatkan
optimasi, yang diperoleh berdasarkan fungsi dari sistem kontrol itu sendiri, yaitu :
pengukuran, pembanding, pencatatan dan perhitungan, serta perbaikan.
Secara umum sistem kontrol dapat dikelompokkan sebagai berikut :
a). Dengan operator (manual)
b). Secara otomatik.
Di dalam sistem kontrol secara otomatik maka akan terdapat sistem kontrol
jaringan tertutup (closed-loop) dan jaringan terbuka (open-loop).
Sistem kontrol dapat dilakukan secara kontiniu (analog) dan diskontiniu
(digital). Sistem kontrol juga dapat dilakukan berdasarkan sumber penggerak,
Pengontrolan secara elektris dan pneumatis atau kombinasinya lebih
banyak ditemukan dalam industri maupun aplikasi teknis lainnya. Hal ini
disebabkan beberapa kelebihan yang diberikannya yaitu pemakaian daya yang
lebih kecil, kemampuan untuk pengontrolan jarak jauh, lebih mudah diperoleh,
dan responsnya lebih cepat. Di samping itu dimensi peralatan dapat dibuat lebih
kecil.
I.6. Metode Penulisan
Dalam membahas suatu objek, kelengkapan data objek merupakan bagian
yang harus dipenuhi. Untuk melengkapi data tersebut maka perlu dilakukan
metode pengumpulan data.
1. Melakukan studi kepustakaan.
2. Konsultasi dengan orang yang berkecimpung dan ahli terhadap masalah
pengontrolan temperatur.
3. Berpedoman pada buku yang membahas mengenai rangkaian pendukung.
4. Melakukan diskusi kepada dosen pembimbing dan rekan-rekan mahasiswa.
I.7. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dalam penulisan karya akhir ini, maka
penulis membuat suatu sistematika pembahasan. Sistematika pembahasan ini
merupakan urutan bab demi bab termasuk isi dari sub-sub babnya. Adapun
BAB I. PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan karya akhir, rumusan
masalah, batasan masalah, tinjauan pustaka, metode penulisan dan
sistematika penulisan.
BAB II. LANDASAN TEORI
Bab ini berisi uraian dasar-dasar teori yang mendukung pemahaman cara
kerja rangkaian.
BAB III. THERMOCOUPLE
Bab ini berisi uraian tentang pengertian thermocouple, prinsip kerja
thermocouple, konstruksi thermocouple, cara kerja thermocouple, dan penggunaan
BAB IV. SISTEM KENDALI PADA OVEN
thermocouple.
Bab ini berisi uraian tentang prinsip kerja rangkaian, proses sistem
kendali, settingan parameter, cara kerja rangkaian dan alat-alat pendukung.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
BAB II
LANDASAN TEORI
II.1. Teori Pengukuran Temperatur
Pengukuran adalah proses menetapkan standar untuk setiap besaran yang
tidak terdefinisi. Standar tersebut dapat berupa barang yang nyata, dengan syarat
sifat barang tersebut tidak berubah–ubah dalam waktu yang lama. Yang perlu
diperhatikan dalam melakukan aktifitas pengukuran adalah :
a). Standar yang dipakai harus memiliki ketelitian yang sesuai dengan standar
yang dapat diterima oleh umum.
b). Cara pengukuran dan alat yang digunakan harus sesuai persyaratan.
Umumnya, dalam melakukan pengukuran dibutuhkan instrumen untuk
menentukan besaran. Instrumen adalah sebuah alat untuk menentukan nilai dari
suatu kuantitas atau variabel.
Instrumen membantu meningkatkan keterampilan manusia dalam banyak
hal yang memungkinkan seseorang untuk menentukan nilai besaran yang tidak
diketahui. Tanpa bantuan tersebut manusia tidak dapat menentukannya.
Temperatur merupakan salah satu dari empat besaran dasar yang diakui
oleh Sistem Pengukuran Internasional (The International Measuring System).
Tidak seperti panjang, massa dan waktu yang merupakan besaran ekstensif,
temperatur merupakan besaran intensif.
Untuk kebanyakan tujuan, hukum ke nol termodinamika memberikan
konsep temperatur yang berguna. Hukum tersebut mengatakan, bahwa “Jika
antara dua benda yang dalam keadaan kontak thermal menukarkan energi thermal
dalam jumlah yang sama). Waktu yang diperlukan untuk mencapai kesetimbangan
thermal tergantung sifat benda tersebut, pada saat kesetimbangan thermal ke dua
benda mempunyai temperatur yang sama dengan benda ke tiga C, maka benda A
dan B dalam keadaan setimbang thermal terhadap satu sama lain”.
Benda ketiga C ini nanti yang akan kita sebut thermometer. Dua benda A
dan B yang dalam kesetimbangan thermal mempunyai tempertur yang sama. Lord Kelvin dalam tahun 1848 mengusulkan sekala temperatur
termodinamika yang memberikan dasar teoritis yang tidak tergantung pada sifat
bahan manapun dan didasarkan pada siklus Carnot.
Suatu angka dipilih untuk menjelaskan temperatur dari titik tetap yang
ditentukan. Pada saat ini titik tetap diambil sebagai titik-tripel (triple point) (yaitu keadaan dimana fase-fase padat, cair dan uap berada bersama dalam ekuilibrium), dan karena inilah keadaan air dapat diulang dan dapat diketahui.
Angka ini adalah 273,16 0K (0K = derajat Kelvin) yang juga merupakan
titik es. Skala lain adalah Celcius, Fahrenheit, dan Rankine yang berkaitan satu
sama lain seperti berikut :
0
F = 0(C + 32)
0
C = (0F – 32)
0
R = 0
Skala temperatur yang bersumber dari hukum kedua termodinamika tidak
mudah menerapkannya dalam praktek. Oleh karena itu International Practical
Temperature Scale 0f 1968 (IPTS-68) telah dipilih sebagai pendekatan yang F + 459,69
paling cocok dari skala temperatur termodinamika. Ketidaksesuaian antara kedua
skala temperatur ini diperkirakan dalam derajat centigrade.
Pada dasarnya, ada empat metode pengukuran temperatur :
1. Pemuaian panas
2. Termolistrik
3. Resistansi
4. Radiasi
Metode yang dipilih akan tergantung pada faktor-faktor seperti ketelitian,
persyaratan rekaman, persyaratan pengendalian, temperatur, lokasi, biaya dan
kondisi luar yang penting.
II.2. Alat-Alat Ukur Temperatur
II.2.1. Termometer Air Raksa
Prinsip kerja berdasarkan perubahan temperatur menyebabkan perubahan
volume, agar perubahan volume tersebut dapat tampak lebih jelas (lebih sensitif),
maka digunakan system reservoir dan kapiler (lihat Gambar 2.1.)
Umumnya bila suatu aliran dipanaskan maka volumenya akan bertambah
menurut hubungan :
Vt = Vo + (1 + β Δt)
Keterangan : Vt = Volume pada termometer t
Vo = Volume mula
Β = Koefisien muai volume dari cairan Δt = Perubahan temperatur
II.2.2. Termometer Bimetal
Dua buah logam dengan koefisien muai panjang berbeda diletakkan
sejajar, karena satu logam mempunyai koefisien muai panjang yang lebih besar,
maka kenaikan temperatur akan ditunjukkan oleh penyimpangan (defleksi) dari
bimetal. Penurunan temperatur akan disertai dengan gerakan pada arah yang
berlawanan. Umumnya bila suatu batang dipanaskan maka akan terjadi
pertambahan panjang.
Lt = Lo (1 + α Δt)
Keterangan : Lt = Panjang mula
α = Koefsien muai panjang
Δt = Perubahan temperatur
Lt = Panjang pada temperatur
Suatu batang bimetal yang mula-mula lurus pada temperatur To, akan
melengkung bila temperatur diubah menjadi T. Jari-jari lengkungan akan
t (3 (1 + m)2 + (1 + m) (m2 + 1/ mn)) 6 (
α
A -
α
B) (T – To) (1 + m)Keterangan : 2 R t m n
α
A danα
T B To = = = = = = =
Jari-jari lengkungan yang terjadi
Tebal total pelat
Perbandingan tebal pelat terhadap A
Perbandingan modulus elastisitas bahan A terhadap B
Masing-masing koefisien muai panjang bahan A dan B
Temperatur pada waktu terjadi pelengkugan
(temperatur yang diukur/ ditunjukkan) (o
Temperatur pada waktu kedua pelat diletakkan C)
(pada waktu pelat tidak melengkung) (0
Untuk mendapatkan sensitivitas yang lebih besar, diusahakan agar metal B
mempunyai
α
C)
A
Bimetal ini selain pengukur pengukur temperatur, sering pula digunakan
sebagai elemen control pada sistem pengontrol temperatur (pada kontroler jenis
on-off).
yang sekecil mungkin dan metal A yang sebesar mungkin.
Contohnya : invar (campuran besi-nikel) dengan koefisien muai kecil, paduan kuningan atau nikel dengan koefisien muai besar.
Gambar 2.2. Temometer Bimetal
Konstruksi antara lain :
− Spiral
− Bentuk U
− Washer
− Helik
− Helik Ganda
II.2.3. Thermocouple
Thermocouple terdiri dari sambungan (junction) dari dua logam yang berbeda. Pada sambungan ini terdapat tegangan listrik yang nilainya dipengaruhi
oleh temperature junction. Perubahan temperatur akan memberikan harga
Pada thermocouple terdapat 3 efek yang saling berkaitan yaitu :
1. Efek Seebeck
Bila dua logam yang berbeda dan dihubungkan maka akan timbul tegangan
listrik antara kedua terminal yang besarnya tergantung pada temperatur pada
junctionnya (temperatur pada titik hubung antara kedua logam tersebut).
2. Efek Peltier
Bila pada junction tersebut mengalir arus listrik maka tegangan listrik yang terjadi tadi akan berubah naik atau turun tergantung dari arah arus listrik yang
mengalir pada junction tersebut.
3. Efek Thomson
Bila sepanjang logam tersebut terdapat gradient temperatur, maka besarnya
tegangan juga akan berubah.
Jika dipasang volt meter kita dapat membaca beda potensial listriknya.
Rangkaian dasar thermocouple dapat dilihat seperti Gambar 2.3 sebagai berikut :
Tem per at ur e r ecor der
C
Gambar 2.3. Rangkaian Dasar Thermocouple
Wayar penghubung antara simpul tersebut biasanya tembaga, sedangkan
Adapun tipe dari thermocouple adalah sebagai berikut :
1. Tipe K Chromel (Ni-Cr alloy) / Alumel (Ni-Al alloy).
Thermocouple type K merupakan thermocouple yang paling umum digunakan.
Thermocouple ini menggunakan type base metal, tersedia untuk rentang suhu
−200 °C hingga +1200 °C dan diperpanjang hingga 1300 °C untuk pembacaan
pendek. Thermocouple ini tahan terhadap oksidasi atmosfer tetapi dipengaruhi
oleh penurunan dan sulfur yang berisi gas pada temperatur yang tinggi.
2. Tipe E (Chromel/Constanta) (Cu-Ni alloy).
Tipe E memiliki output yang besar membuatnya cocok untuk digunakan pada
temperatur rendah. Tipe E memiliki e.m.f paling tinggi dari semua metal
thermocouple, memilki range aplikasi dari –270 °C hingga 800 °C. Untuk
pembacaan pendek dalam kondisi oksidasi temperature hingga 1100 °C dapat
ditolerasi. Properti lainnya tipe E adalah tipe non magnetik.
3. Tipe J (Iron/Constanta).
Rentangnya terbatas −40 °C hingga +750 °C membuatnya kurang populer
dibanding tipe K. Terkenal dengan harga yang rendah yang memiliki e.m.f
yang tinggi dan resistansi yang baik untuk oksidasi dan penurunan atmosfer.
Bisa dipakai hingga 1000 °C. Thermocouple ini perlu dilindungi dari abu,
oksigen dan sulvur yang berisi gas. Range thermocouple ini adalah -200 °C hingga 850 °C dan untuk pembacaan pendek hingga 1200 °C.
Thermocouple ini memiliki pengukuran stabil dan tahanannya yang tinggi terhadap oksidasi membuat tipe N cocok untuk pengukuran suhu yang tinggi
tanpa platinum. Dapat mengukur suhu di atas 1200 °C. Tipe N merupakan
perbaikan tipe K.
5. Tipe B (Platinum-Rhodium/Pt-Rh).
Cocok untuk mengukur suhu di atas 1800 °C. Tipe B memberi output yang
sama pada suhu 0°C hingga 42°C sehingga tidak dapat dipakai di bawah suhu
50°C. Type B memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan tipe S,
perbandingannya sebagai berikut :
− Range temperatur yang lebih tinggi, hingga 1800 °C.
− Resistansi terhadap bahan-bahan kimia yang lebih tinggi.
− Ketidakmurnian metal mempengaruhi kalibrasinya terhadap jumlah yang
lebih kecil.
− Difusi Rh dari kawat positif ke negatif diproses secara lebih lambat.
− Dalam range temperature hingga sekitar 100 °C, e.m.f dapat diabaikan
sehingga tidak ada stabilisasi temperatur referensi yang dibutuhkan.
6. Tipe R (Platinum /Platinum with 7% Rhodium).
Cocok mengukur suhu di atas 1600 °C. Biaya tinggi membuat mereka tidak
7. Tipe S (Platinum/Platinum with 10% Rhodium).
Merupakan thermocouple yang paling umum dari semua rare metal. Cocok
untuk mengukur suhu di atas 1600 °C. Karena stabilitasnya yang tinggi tipe S
digunakan untuk standard pengukuran titik leleh emas (1064.43 °C). Karena
strukturnya memberikan resistansi yang tinggi terhadap korosi, kawat yang
agak tipis mungkin dipakai, untuk menghasilkan biaya yang murah dan inersia
thermal yang rendah daripada thermocouple tersebut. Thermocouple tipe B, R,
dan S adalah thermocouple logam mulia yang memiliki karakteristik yang
hampir sama. Mereka adalah thermocouple yang paling stabil, tetapi mereka biasanya hanya digunakan untuk mengukur temperatur tinggi (>300 °C).
8. Tipe T (Copper / Constanta).
Thermocouple ini dibuat untuk pemakaian yang kontiniu dengan range
temperatur −200 °C sampai 400 °C untuk pembacaan pendek hingga 500 °C.
Konduktor positif terbuat dari tembaga, dan yang negatif terbuat dari
konstanta. Sering dipakai sebagai alat pengukur alternatif sejak penelitian
kawat tembaga. Type T memiliki spesifikasi yang sama dengan thermocouple
tipe U.
II.3. Komponen Rangkaian Elektronik
II.3.1. Resistor
Untuk memperoleh hambatan yang nilai ohmnya bervariasi, maka
diciptakanlah hambatan dari bahan tertentu, misalnya dari gulungan kawat, dari
rupa, sehingga praktis dan sangat mudah digunakan Hambatan semacam ini
disebut resistor
II.3.1.1 Macam-Macam Resistor
Berdasarkan perubahan nilainya, resistor terbagi dua yaitu :
1. Resistor Tetap
Resistor tetap adalah resistor yang nilaiya tidak dapat diubah-ubah. Gambar
resistor tetap pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Resistor Tetap
2. Resistor variabel
Resistor variabel adalah resistor yang nilainya dapat diubah-ubah. Gambar
resistor variabel pada Gambar 2.5.
Contoh : Potensiometer
II.3.2. Dioda
Dioda adalah sebuah komponen pada elektronika yang terbuat dari bahan
semi konduktor. Dioda artinya adalah dua elektroda yaitu anoda dan katoda.
Semi konduktor yang berlebihan elektron disebut dengan semi konduktor
tipe N. Sementara semi konduktor yang kekurangan elektron disebut semi
konduktor tipe P.
Apabila semi konduktor tipe P ditempelkan dengan semi koduktor tipe N,
maka terjadilah sebuah dioda. Hasil penempelan kedua semi konduktor disebut
dioda, karena mempunyai dua buah kaki.
- kaki sisi P disebut anoda
- kaki sisi N disebut katoda.
Sambungan yang terjadi antara sisi P dan sisi N disebut sambungan PN.
II.3.2.1. Dioda Silikon
Dioda silikon mempunyai daya tahan yang tinggi terhadap arus listrik.
Dioda ini digunakan pada sistem kendali. Dioda silikon ada yang sampai mampu
menahan arus 5 ampere bahkan lebih. Jadi jika kita memberi tegangan muka yang
tinggi maka dioda ini tidak mudah rusak.
Fungsi dioda silikon adalah :
- Sebagai penyearah arus DC, contohnya pada sumber daya adaptor.
- Sebagai catu daya pada pesawat
Gambar 2.6. Dioda Silikon
II.3.3. Transistor
Transistor adalah sebuah komponen yang terbuat dari bahan semi
konduktor.
Transistor berasal dari dua kata bahasa inggris, yaitu transfer yang berarti pemindahan atau pengubahan dan resistor yang berarti penahahn atau tahanan. Jadi transistor berarti pemindahan atau pengubahan tahanan.
Pada dasarnya transistor terdiri dari duah buah dioda , dimana dioda yang
satu dengan yang lain dihubungkan. Penggabungan kedua dioda tersebut adalah
pada sisi yang sama. Sisi positif dengan sisi positif dan sisi negatif dengan sisi
negatif. Dengan cara penggabungan seperti disebutkan maka didapatkan dua jenis
transistor yaitu :
- Transistor PNP
Dari sini dibuat dua kemungkinan yaitu : transistor PNP, dalam transistor
ini disisipkan suatu lapisan N diantara sebuah lapisan P. Transistor NPN, dalam
transistor ini disisipkan suatu lapisan tipis P diantara dua buah lapisan N.
Ketiga lapisan dari transistor tersebut disebut : emitter (E), base (B) colector (C). Dapat dilihat simbol transistor pada Gambar 2.7 sebagai berikut :
C (P) C (N)
B (N) B (P)
E (P) E (N)
[image:31.595.123.478.253.383.2]a). Transistor PNP b). Transistor NPN
Gambar 2.7. Simbol Transistor
II.3.3.1. Transistor sebagai Saklar
Disamping sebagai penguat transistor sering juga digunakan sebagai saklar
untuk pengontrolan arus kecil, medium atau arus besar dalam aplikasi-aplikasi
suatu rangkaian. Pada Peralatan ini digunakan transistor sebagai saklar. Seperti
+V
+V
C
C
B
B
+V
ON =E
+V
+V
B
0 V OFF =
C
E
Saklar On Saklar Off
Keterangan :
Gambar 2.8. Transistor sebagai Saklar
II.3.4. IC Opto Coupler
IC (Integrated Circuit) adalah rangkaian terpadu yang terdiri dari transistor, dioda dan resistor, yang dipadu sedemikian rupa untuk melaksanakan
fungsi tertentu. Tujuan penggunaan IC adalah untuk mempermudah rangkaian.
Sebuah kopling elektronik opto (atau kopel secara optik) pada dasarnya
[image:32.595.156.428.86.379.2]terdiri dari transistor foto yang digunakan dalam satu paket.
Gambar 2.6 menunjukkan rangkaian dan susunan terminal untuk
komponen tersebut yang menggunakan paket plastik. Rangkaian tersebut
digunakan pada komponen sistem kendali.
Bila arus mengalir pada dioda, sinar yang dikeluarkan mengenai langsung
transistor foto dan menyebabkan arus mengalir pada transistor. Kopling ini dapat
bekerja sebagai saklar.
Saklar On - Basis lebih positif
daripada emiter - Arus kolektor pada
saturasi
- Beraksi seperti pada saklar tertutup
Saklar Off - Tegangan basis nol
- Arus kolektor pada cutoff
4
1
2
3
6
5
[image:33.595.241.379.88.208.2]4N25
Gambar 2.9. Rangkaian Opto Coupler
Bila ada pulsa melalui opto coupler akan menyebabkan transistor on
selama panjang pulsa itu. Karena koplingnya secara optik, maka isolasi listrik
antara terminal input dan output sangat besar.
II..3.5. Relai
Relai adalah saklar mekanik yang bekerja secara magnetik oleh daya
listrik. Diantara keuntungan yang paling menonjol dari relai adalah
kemampuannya memberikan isolasi listrik yang penuh antara rangkaian kumparan
atau rangkaian bergerak disuatu pihak dengan rangkaian kontak atau penghubung
pihak lain. Selain itu relai dapat mengontrol lebih dari satu rangkaian. Banyak
jenis rangkaian yang mutlak memerlukan relai dan tidak dapat digantikan oleh
penghubung lain.
Adapula relai yang dirancang secara khusus seperti relai koaksial, yaitu
relai dengan pencadaran atau shielding yang dimaksudkan agar relai ini tidak mempengaruhi sinyal yang disaklarkan yang sangat peka terhadap gangguan dari
Pada peralatan relai ini yang mendapat perhatian pertama yakni relai
penghubung catu daya dan pembalik polaritas. Pemilihan relai ini berdasarkan
beban yang akan disaklarkan, yaitu motor DC. Perlu diperhatikan bahwa motor
tersebut merupakan beban induktif sehingga saat tegangan catu diputuskan maka
putaran sisa akan menimbulkan tegangan yang melonjak yang dapat
mengakibatkan bunga api pada relai dan dapat mengakibatkan kerusakan
premature pada kontak relai.
Relai dua kutub mempunyai dua sel kotak yang terpisah masing-masing
dari tipe pemindah hubungan dan digerakkan oleh jangkar dan batang isolator.
Dalam beberapa rangkaian kadang diperlukan empat atau lebih kutub-kutub,
untuk ini terdapat relai yang memiliki beberapa sel kontak yang terisolasi satu
sama lainnya. Relai koaksial adalah tipe relai yang terutama digunakan untuk
men-swicth rangkaian antena pada peralatan yang berfrekuensi tinggi, misalnya dari status penerimaan menjadi pemancar. Kini dapat diperoleh dipasaran
berbagai macam tipe relai.
Pada peralatan ini digunakan jenis relai dua posisi. Relai dua posisi
prinsipnya sama dengan saklar dua posisi. Bedanya hanya pada sistem
mengoperasikannya. Kalau pada saklar pengoperasiannya manual semaentara
Gambar 2.10. Bentuk Dari Relay
II.2.6. Saklar
Saklar listrik adalah suatu alat untuk membuka dan menutup suatu
rangkaian listrik atau untuk memasukkan kembali suatu sinyal listrik kedalam
suatu rangkaian listrik. Pada peralatan ini digunakan saklar dengan posisi
membuka adalah ON, atau kerja (push-to-make), posisi menutup adalah OFF atau
putus (push-to-brake). Berikut adalah gambar saklar pada Gambar 2.11 :
[image:35.595.271.353.531.707.2]Dalam posisi ON, switch yang menutup mempunyai resistansi sangat kecil
sekali, oleh karena itu arus maksimum bisa mengalir kepada beban dengan
“Relai” yang secara praktis 0 volt. Dengan menutupsaklar berarti kita mempunyai
resistansi yang sangat besar sekali tidak terhingga, akibatnya tidak ada arus yang
mengalir melalui rangkaian. Perlu diperhatikan bahwa saklar hanya berada pada
suatu jalur saja, tetapi rangkaian keseluruhan akan terbuka bila saklar di
OFF-kan.. Oleh sebab itu isolasinya harus cukup baik untuk menahan tegangan ini
BAB III
THERMOCOUPLE
III.1. Prinsip Kerja Thermocouple
Thermocouple adalah alat ukur yang universal untuk arus bolak-balik dan arus searah dan tidak dipengaruhi oleh bentuk gelombang daripada tegangan yang
akan diukur, sehingga sangat baik digunakan dalam sistem kendali.
III.2. Konstruksi Thermocouple
Sensor thermocouple adalah sebuah susunan yang terdiri dari sebuah
thermocouple, yang kabel-kabelnya disatukan, penyekat dan terminal head,
ditempatkan didalam sebuah protectife tube yang disebut well atau sheat.
Pemasangan thermocouple pada industri adalah pada umumnya (lurus),
untuk penggunaan pada tekanan atmosfer. Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1
leadnya disekat dengan tabung keramik atau beads (manik-manik). Proteksi yang memadai dari pengaruh kimia dan pengaruh mekanik diberikan oleh tubular,
metallic atau keramik sheat, yang di pasang langsung pada terminal head yang terdiri dari sebuah terminal blok dan skrup penghubung (connecting screws).
Terminal head juga dilengkapi dengan tight sealing (penyegel) yang memiliki
karet, karena kabel kompensasi atau kabel sambungan masuk ke head. Jika
sheatnya keramik, biasanya menggunakan sebuah head penyesuai tambahan
(additional head adapter). Adapter ini dipasang dengan sebuah flange kedinding
Standard untuk diameter kabel thermocouple dapat berubah-ubah antara
0.2 mm sampai 4 mm untuk base metal dan 0.1 mm sampai 0.5 mm untuk rare
metal. Dalam pemilihannya, perlu untuk menghitung kekuatan mekanik, toleransi
suhu, resistansi elektrik, thermal inertia kabel tersebut. Keramik penyekat kabel, menyekat konduktor dari yang lain dan metal sheat. Alat ini dibuat sebagai
penyekat beads atau sebagai penyekat tabung dengan satu, dua, empat atau lebih
banyak lubang. Kemampuan thermocouple bertahan pada suhu yang tinggi tanpa
melepas penyekatnya merupakan syarat pada insulator ini. Konstruksi
thermocouple dapat dilihat seperti Gambar 3.1 sebagai berikut :
Ceramic
Gambar 3.1. Konstruksi Thermocouple
III.3. Cara Kerja Thermocouple
Thermocouple terdiri dari dua jenis logam yang membentuk suatu rangkaian tertutup yang mempunyai dua simpul yaitu simpul pengukur dan simpul
pembanding karena perbedaan temperatur antara kedua simpul tersebut dan sifat
dari logam itu sendiri. Thermocouple terdiri dari beda tegangan di antara kedua simpul tesebut.
Cara kerja thermocouple sebagai sensor berfungsi mendeteksi temperatur
suhu pada oven, bila thermocouple mendeteksi adanya temperatur yang
berlebihan, maka thermocouple akan memberikan sinyal kepada kontroler, begitu
juga sebaliknya bila thermocouple mendeteksi adanya temperatur yang kurang, maka thermocouple akan memberikan sinyal kepada kontroler. Bila temperatur sudah tepat, maka proses tersebut sudah berjalan dengan baik.
III.4. Penggunaan Thermocouple
Thermocouple paling cocok digunakan untuk mengukur rentangan suhu yang luas, hingga 1800 °K. Sebaliknya, kurang cocok untuk pengukuran dimana
perbedaan suhu yang kecil harus diukur dengan akurasi tingkat tinggi, contohnya
rentang suhu 0-100 °C dengan keakuratan 0.1 °C. Untuk aplikasi ini, Termistor
dan RTD lebih cocok. Pada peralatan ini digunakan Ithermocouple tipe J dengan
rentang suhu berkisar −40 °C hingga 750 °C.
SISTEM KENDALI TEMPERATUR OTOMATIS
Secara sederhana, thermocouple merupakan suatu perangkat yang
langsung mengubah energi panas (thermal) menjadi beda potensial, bila terdapat
perbedaan temperatur antara kedua ujung sambungan kawat logam yang berbeda
jenisnya.
IV.1. Prinsip Kerja Rangkaian Sistem Kendali
Prinsip kerja rangkaian kontrol temperatur yaitu bila opto coupler aktif
(hidup) maka motor akan bergerak berputar berlawanan dengan arah putaran
jarum jam (membuka kran), tetapi bila opto coupler mati, maka motor akan
bergerak berputar searah dengan arah putaran jarum jam (menutup kran).
Hal ini akan berlangsung secara terus-menerus dalam ambang batas yang
ditentukan sesuai dengan pengaturan suhu pada V setting rangkaian, dan akan
terus berlangsung pada kondisi tersebut selama setting waktu yang telah
ditentukan.
Arah putaran motor dikendalikan oleh driver. Rangkaian ini bekerja
dengan cara membalikkan arah polaritas dengan arah arus jangkar tetap. Bila
motor mendapat polaritas tegangan, maka motor akan bergerak berputar, dan bila
kemudian motor mendapat perubahan polaritas, maka motor akan merubah arah
putaran yang berlawanan dengan arah putaran motor sebelumnya secara perlahan
dalam range rotation.
Sistem kendali temperatur otomatis pada oven berbahan bakar LPG ini
secara garis besar terdiri dari bagian-bagian yang saling berkaitan dan saling
bekeja sama. Terdiri dari langkah-langkah sebagai berikut :
1. Settingan parameter.
2. Sistem kendali temperatur pada oven.
IV.2.1. Settingan parameter.
Settingan parameter merupakan hal yang pertama dilakukan pada proses
sistem kendali pada oven. Alat yang dilakukan settingan adalah sebagai berikut :
Untuk dapat melakukan pengukuran pada temperatur yang terdapat pada
oven, maka thermocouple perlu dilakukan settingan seperti pada Tabel 4.1 berikut
[image:41.595.176.446.429.728.2]ini.
Tabel 4.1. Setting Temperatur
Potensiometer (Ω)
Pengukuran
Temperatur
(° C)
1000 35-40
860 40-45
735 45-60
600 60-65
480 65-70
350 70-75
195 75-80
Nilai setpoint pada sistem kendali dapat diatur melalui pemanasan yang
paling tinggi untuk proses pemanasan pada Cake (roti) melalui temperatur 80° sampai dengan 85° pada posisi 0 ohm. Memasukkan nilai setpoint ini dilakukan
setelah proses sistem kendali
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
Input
Kontroler Mekanik
[image:43.595.145.444.93.291.2]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 :
[image:43.595.92.522.527.633.2]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
-
[image:44.595.245.411.565.665.2]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
[image:46.595.215.419.194.380.2]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 :
[image:47.595.185.432.143.287.2]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
[image:48.595.221.401.177.350.2]tabel 4.2. serta gambar motor DC power window pada Gambar 4.4 berikut ini :
[image:48.595.197.428.447.644.2]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
[image:49.595.219.382.527.726.2]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
Temperatur maksimal suhu pada oven adalah 650 °C. lihat pada gambar
4.8 bentuk akhir pada oven.
[image:51.595.243.381.167.335.2]
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,
