MAKALAH OPEN LOOP DAN CLOSE LOOP
DISUSUN OLEH:
DIRYA ANDRIYAN (1115031024)
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
KATA PENGANTAR
Assalamu„alaikum wr wb
Alhamdulillahirabbil „alamin, segala puji hanya milik Allah S.W.T yang telah memberikan saya kesempatan dan kekuatan sehingga saya mampu menyelesaiakan makalah Sistem Open Loop dan Close Loop.
Sholawat serta Salam selalu tersampaikan kepada Nabi Muhammad S.A.W.
makalah ini merupakan sebuah makalah yang saya buat dalam rangka menyelesaikan tugas akhir percobaan sistem open loop dan close loop pada praktikum dasar sistem kendali.
Makalah ini berisikan tentang pengertian close loop dan open loop serta aplikasinya masing – masing. Akhirnya, tiada gading yang tak retak, kritik dan saran saya nantikan demi kemajuan makalah saya kedepannya. Mudah-mudahan bermanfaat.
Wassalamu‟alaikum wr wb
Bandarlampung, 31 Oktober 2013
Dirya Andriyan NPM. 1115031024
Latar Belakang
Sistem kontrol telah memegang peranan 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 bantu di industri manufaktur. Selain itu sistem kontrol juga merupakan bagian yang penting dalam operasi industri seperti pengontrolan tekanan, suhu, kelembaban, viskositas, dan arus dalam proses industri.
Sistem Kontrol Loop Terbuka (Open-Loop Control System)
Suatu sistem kontrol yang mempunyai karakteristik dimana nilai keluaran tidak memberikan pengaruh pada aksi kontrol disebut Sistem Kontrol Loop Terbuka (Open-Loop Control System). Contoh dari sistem loop terbuka adalah operasi mesin cuci. Penggilingan pakaian, pemberian sabun, dan pengeringan yang bekerja sebagai operasi mesin cuci tidak akan berubah (hanya sesuai dengan yang diinginkan seperti semula) walaupun tingkat kebersihan pakaian (sebagai keluaran sistem) kurang baik akibat adanya faktor-faktor yang kemungkinan tidak diprediksikan sebelumnya.. Diagram kotak pada Gambar dibawah ini memberikan gambaran proses ini.
Gb. Sistem Kontrol Loop Terbuka
Sistem kontrol loop terbuka ini memang lebih sederhana, murah, dan mudah dalam desainnya, akan tetapi akan menjadi tidak stabil dan seringkali memiliki tingkat kesalahan yang besar bila diberikan gangguan dari luar.
Open loop control atau kontrol lup terbuka adalah suatu sistem yang keluarannya tidak mempunyai pengaruh terhadap aksi kontrol. Artinya, sistem kontrol terbuka keluarannya tidak dapat digunakan sebagai umpan balik dalam masukan.
Dalam suatu sistem kontrol terbuka, keluaran tidak dapat dibandingkan dengan masukan acuan. Jadi, untuk setiap masukan acuan berhubungan dengan operasi tertentu, sebagai akibat ketetapan dari sistem tergantung kalibrasi. Dengan adanya gangguan, system control open loop tidak dapat melaksanakan tugas sesuai yang diharapkan. System control open loop dapat digunakan hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui dan tidak terdapat gangguan internal maupun eksternal.
Sistem loop terbuka mempunyai ciri – ciri, diantaranya : 1. Sederhana
2. Harganya murah 3. Dapat dipercaya
4. Dapat kurang akurat karena tidak terdapat koreksi terhadap kesalahan 5. Berbasis waktu
Pada Sistem kontrol loop terbuka, keluarannya tidak mempengaruhi sinyal output karena tidak ada sinyal umpan balik ( feedback ). jadi pada sistem kontrol loop terbuka ini sinyal outputnya tidak dapat digunakan sebagai perbandingan dengan sinyal inputnya. akibatnya adalah ketetapan atau ketelitian dari sistem ini tergantung pada proses kalibrasi.
diagram dari open loop dapat dilihat dibawah ini:
Fungsi alih atau fungsi transfer dari sistem kontrol loop terbuka dapat dinyatakan seperti dibawah ini:
C(s) = G(s) x R(s)
C(s) / R(s) = G(s) ( Fungsi transfer )
Contoh dari sistem loop terbuka ini adalah : Prinsip Kerja Mesin Cuci otomatis
Mesin cuci sudah menjadi kebutuhan sehari-hari di rumah tangga. Cara kerja mesin cuci ini sangat sederhana dan mudah dipahami.
Mesin cuci digerakan oleh motor listrik satu fasa. Motor ini dapat bergerak dua arah untuk mengucek pakaian saat di cuci. Motor dihubungkan ke bak cuci atau agitator dengan belt dan roda pemutar (pully).
Mesin cuci ada yang pengisiannya dari depan, biasanya mesin cuci ini proses pencucian pakaian sudah otomatis mulai dari tahap pencucian sampai pengeringan. Yang kedua mesin cuci yang pengisiannya dari atas, ada yang otomatis ada juga yang tidak. Tapi pada prinsipnya cara kerja mesin cuci baik yang manual maupun otomatis hampir sama.
1. Cara kerja Mesin Cuci :
Pertama pakaian kotor dimasukan kedalam drum atau bak mesin cuci. Kontrol (alat elektronik yang mengatur semua pergerakan mesin cuci) akan mendeteksi berapa berat dari pakaian (dengan mengetahui berapa beban motor), setelah berat pakaian diketahui kontrol akan mengatur level air, waktu cuci, waktu bilas, waktu pengeringan, dan membuka katup air masuk (water inlet valve). Setelah level air tercapai katup air masuk akan ditutup dan agitator mulai berputar untuk menciptakan putaran air.
Bila kontrol telah mendeteksi waktu cuci habis, motor akan berhenti memutar agitator dan katup buang pun dibuka sehingga air hasil pencucian dibuang keluar. Setelah air buangan di buang, drum tempat pakaian akan berputar untuk membuang sisa-sisa air yang ada di dalam pakain.
Setelah itu katup bilas ditutup dan katup air masuk dibuka air pun masuk ke drum mesin cuci, bila level sudah sampai katup air masuk pun ditutup dan mesin cuci pun mulai membilas. Jika waktu bilas sudah habis, maka kontrol akan membuka katup buang dan air bilasan pun keluar. Setelah itu proses pengeringan pun dilakukan dengan jalan memutar drum mesin cuci. Jika waktu pengeringan sudah habis maka mesin cuci pun berhenti secara otomatis dan proses pencucian telah selesai.
Toaster merupakan salah satu alat rumah tangga yang digunakan untuk memanaskan roti sebagai makanan pagi bagian bagi orang-orang tertentu.
Toaster ini sangat sederhana dan mudah dioperasikannya. Toaster atau pemanggang roti memiliki sistem yang cukup simpel. Pemanggang menggunakan radiasi infra merah untuk memanaskan sekerat roti. Saat sekerat roti diletakkan di dalam pemanggang, dan setelah dihubungkan dengan sumber, sebuah kumparan akan menjadi kemerahan dan memproduksi kawat nikrom. Radiasi ini akan mengeringkan dan membakar permukaan roti.
Pada umumnya, pemanggang menggunakan kawatl nikrom untuk memproduksi radiasi ini, dan kawat nikrom ini membalut suatu lembaran yang terbuat dari mika.
Kawat nikrom (nichrom) sendiri adalah perpaduan antara nikel dan krom. Mengapa keduanya dipakai untuk menghasilkan radiasi?
Pertama, kawat nikrom memiliki resistansi elektrik yang tinggi dibandingkan tembaga, misalnya. Meskipun kawat nikrom yang digunakan cukup pendek, namun cukup untuk menaikkan suhu tinggi. Yang kedua, nikrom tidak mengoksidasi saat dipanaskan sehingga tidak mengalami pengaratan. Sebaliknya kawat besi, misalnya, akan mengalami pengaratan dengan cepat saat dipanaskan.
Alat pemanggang yang paling sederhana memiliki dua lembaran mika yang diselubungi nikrom, dan masingmasing dipisahkan oleh suatu slot berukuran satu inci. Kabel nikrom dapat langsung dihubungkan ke stop kontak.
1. Tray yang dilengkapi dengan semacam spiral (spring-loaded tray), sehingga roti yang dipanggang langsung lembam keluar dari panggangan
2. Pengatur waktu yang dapat mematikan pemanggang secara otomatis, kemudian melepaskan tray sehingga hasil panggangan dapat keluar.
3. Prinsip Kerja Eskalator 1. Pendaratan/Landing
Floor plate rata dengan lantai akhir dan diberi engsel atau dapat dilepaskan untuk jalan ke ruang mesin yang berada di bawah floor plates. Comb plate adalah bagian antara floor plate yang statis dan anak tangga bergerak. Comb plate ini sedikit miring ke bawah agar geriginya tepat berada di antara celah-celah anak tangga-anak tangga. Tepi muka gerigi comb plate berada dibawah permukaan cleat.
2. Landasan penopang/Truss
Landasan penopang adalah struktur mekanis yang menjembatani ruang antara pendaratan bawah dan atas. Landasan penopang pada dasarnya adalah kotak berongga yang terbuat dari bagian-bagian bersisi dua yang digabungkan bersama dengan menggunakan sambungan bersilang sepanjang bagian dasar dan tepat dibawah bagian ujungnya. Ujung-ujung truss tersandar pada penopang beton atau baja.
Struktur perletakan Eskalator pada lantai gedung 3. Lintasan
Sistem lintasan dibangun di dalam landasan penopang untuk mengantarkan rantai anak tangga, yang menarik anak tangga melalui loop tidak berujung. Terdapat dua lintasan: satu untuk bagian muka anak tangga (yang disebut lintasan roda anak tangga) dan satu untuk roda
trailer anak tangga (disebut sebagai lintasan roda trailer). Perbedaan posisi dari lintasan-lintasan ini menyebabkan anak tangga-anak tangga muncul dari bawah comb plate untuk membentuk tangga dan menghilang kembali ke dalam landasan penopang.
Sistem pergerakan Eskalator
Anak tangga (individual steps) dari Eskalator 4. Prinsip Kerja Traffic Light
ATCS (Automatic Traffic Light Control System) telah digunakan pada kota-kota besar seperti Jakarta, Bandung, Surabaya untuk mencegah terjadinya kemacetan.
Tetapi meningkatnya jumlah kendaran menyebabkan ATCS berfungsi kurang optimal. Untuk itu dibuat sistem ATCS yang dapat bekerja menentukan lama penyalaan lampu hijau secara otomatis berdasarkan distribusi kepadatan. Sistem ini mengontrol lampu Lalu Lintas otomatis dengan menggunakan kamera berbasis mikrokontroller. Kamera digunakan sebagai pengamat kepadatan kendaraan pada suatu persimpangan. Hasil pengamatan diolah PC sehingga
diperoleh persentase kepadatan pada tiap-tiap jalur.
Mikrokontroller bekerja menyalakan lampu lalu lintas secara default kontrol yaitu searah dengan arah jarum jam. Jika PC terkoneksi dengan mikrokontroller maka mikrokontroller mengirimkan informasi jalur mana yang lampu hijaunya akan menyala.
Kemudian PC mengolah gambar persimpangan dan menentukan besarnya persentase kepadatan serta lama penyalaan lampu hijau untuk jalur yang telah ditentukan. Apabila tidak ada koneksi antara PC dan mikrokontroller maka lama penyalaan lampu hijau adalah 6 detik.
Persentase kepadatan pada tiap-tiap jalur juga dipengaruhi dari persimpangan sebelumnya yang terhubung pada tiap-tiap jalur secara simulasi. Sistem ini dapat bekerja menentukan lama penyalaan lampu hijau dengan persentase keberhasilan sebesar 100%.
Pada umumnya arah perpindahan lampu lalu lintas dapat diatur sesuai dengan arah jarum jam (clockwise) atau berlawanan arah jarum jam (counter clockwise). Lampu lalu lintas bekerja secara bergantian pada tiap jalur sesuai dengan waktu yang sudah ditentukan dengan urutan menyala lampu hijau, lampu kuning dan lampu merah.
5. Prinsip Kerja Oven Microwave
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar1, listrik dari stopkontak di dinding perjalanan melalui kabel listrik dan masuk microwave oven melalui serangkaian sirkuit sekering perlindungan dan keselamatan. Sirkuit ini termasuk berbagai sekering dan pelindung termal yang dirancang untuk menonaktifkan oven dalam hal suatu arus pendek atau jika kondisi terlalu panas terjadi.
Jika semua sistem normal, listrik melewati ke sirkuit Interlock dan timer. Ketika kemudian pintu oven ditutup, jalur listrik juga dibentuk melalui serangkaian switch Interlock keselamatan.Mengatur timer oven dan memulai operasi memasak memperluas jalan ini tegangan untuk rangkaian kontrol.
Umumnya, sistem kontrol mencakup baik sebagai relay elektromekanis atau sakelar elektronik disebut triac seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Merasa bahwa semua sistem yang “pergi,” menghasilkan rangkaian kontrol sinyal yang menyebabkan relay atau
triac untuk mengaktifkan, sehingga menghasilkan jalur tegangan transformator tegangan tinggi. Dengan menyesuaikan rasio on-off aktivasi sinyal ini, sistem kontrol dapat mengatur penerapan tegangan transformator tegangan tinggi, dengan demikian mengendalikan rasio on-off dari tabung magnetron dan karena itu daya output dari microwave oven. Beberapa model menggunakan relay power-kontrol cepat bertindak dalam rangkaian tegangan tinggi untuk mengontrol output daya.
Pada bagian tegangan tinggi (Gambar 3), transformator tegangan tinggi bersama dengan dioda khusus dan pengaturan kapasitor berfungsi untuk meningkatkan tegangan rumah tangga khas, dari sekitar 115 volt, dengan jumlah yang sangat tinggi sekitar 3000 volt! Meskipun hal ini tegangan yang kuat akan sangat tidak sehat – bahkan mematikan – bagi manusia, itu hanya apa yang tabung magnetron perlu melakukan tugasnya – yaitu, untuk secara dinamis mengubah tegangan tinggi ke bergelombang gelombang elektromagnetik energi memasak. Energi gelombang mikro ditransmisikan ke saluran logam disebut Waveguide, yang feed energi menjadi area memasak dimana menemukan pisau logam perlahan-lahan bergulir dari pisau pengaduk. Beberapa model menggunakan jenis antena berputar sementara yang lain memutar makanan melalui gelombang energi pada korsel bergulir. Dalam hal apapun, efeknya adalah merata membubarkan energi gelombang mikro di seluruh wilayah di kompartemen memasak. Beberapa gelombang langsung menuju makanan, yang lain memantul dari logam dinding dan lantai, dan, berkat layar logam khusus, microwave juga mencerminkan dari pintu. Jadi, energi gelombang mikro mencapai semua permukaan makanan dari segala arah.
Semua energi gelombang mikro tetap dalam rongga memasak. Ketika pintu dibuka, atau timer mencapai nol, berhenti microwave energi – sama seperti mematikan tombol lampu berhenti cahaya lampu
6. Sistem Pengaturan Temperatur Ruangan.
Untuk mendapatkan temperature yang diinginkan, operator menggunakan pengalamannya untuk mengeset daya yang dibutuhkan sistem agar keluaran sistem yang berupa temperature ruangan sebenarnya dengan temperature ruangan yang diinginkan. Hal tersebut dapat digambarkan dalam bentuk diagram balok sebagai berikut :
7. Sistem Pengaturan Permukaan Cairan dalam Tangki
Pada sistem tersebut diinginkan tinggi permukaan cairan, h, tetap walaupun fluida pada katub K1 berubah-ubah. Hal tersebut dapat dicapai dengan pengaturan secara manual pada katub K2 pada waktu tertentu sesuai pengalaman operator. Sistem pengaturan ditunjukkan pada gambar berikut :
.
Sistem tersebut dapat digambarkan dengan diagram balok seperti terlihat pada gambar berikut :
Pada sistem ini yang diinginkan adalah pengaturan sudut peluncur rudal sesuai dengan jarak atau tujuan yang diinginkan. Dalam hal ini komando berupa sinyal dari potensiometer yang merupakan sinyal untuk menggerakkan peluncur rudal. Sinyal control diperkuat sehingga dapat menggerakkan motor yang terhubung dengan peluncur rudal.
Sistem pengaturan posisi sudut peluncur rudal digambarkan sebagai berikut :
Sedangkan diagram blok pengaturan posisi sudut peluncur rudal yaitu
Agar posisi sudut tersebut akurat, maka pada sistem loop terbuka tersebut harus memenuhi syarat-syarat diantaranya adalah sebagai berikut :
1. Peluncur rudal harus dikalibrasi secara tepat dengan referensi posisi sudut potensiometer.
2. Karakteristik potensiometer, penguat, motor harus konstan.
Sistem Kontrol Loop Tertutup (Closed-Loop Control System)
Sistem kontrol loop tertutup adalah identik dengan sistem kontrol umpan balik, dimana nilai dari keluaran akan ikut mempengaruhi pada aksi kontrolnya.
Gb. Proses Umpan Balik Pendingin Udara
Contoh dari sistem ini banyak sekali, salah satu contohnya adalah operasi pendinginan udara (AC). Masukan dari sistem AC adalah derajat suhu yang diinginkan si pemakai. Keluarannya berupa udara dingin yang akan mempengaruhi suhu ruangan sehingga suhu ruangan diharapkan akan sama dengan suhu yang diinginkan. Dengan memberikan umpan balik berupa derajat suhu ruangan setelah diberikan aksi udara dingin, maka akan didapatkan kesalahan (error) dari derajat suhu aktual dengan derajat suhu yang diinginkan. Adanya kesalahan ini membuat kontroler berusaha memperbaikinya sehingga didapatkan kesalahan yang semakin lama semakin mengecil. Gambar dibawah ini memberikan penjelasan mengenai proses umpan balik sistem AC ini
Gb. Sistem Kontrol Loop Tertutup
Dibandingkan dengan sistem kontrol loop terbuka, sistem kontrol loop tertutup memang lebih rumit, mahal, dan sulit dalam desain. Akan tetapi tingkat kestabilannya yang relatif
konstan dan tingkat kesalahannya yang kecil bila terdapat gangguan dari luar, membuat sistem kontrol ini lebih banyak menjadi pilihan para perancang sistem kontrol.
Sistem kontrol lup tertutup adalah sistem kontrol yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan, sistem kontrol lup tertutup juga merupakan sistem kontrol berumpan balik. Sinyal kesalahan penggerak, yang merupakan selisih antara sinyal masukan dan sinyal umpan balik (yang dapat berupa sinyal keluaran atau suatu fungsi sinyal keluaran atau turunannya, diumpankan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan. Dengan kata lain, istilah “lup tertutup” berarti menggunakan aksi umpan – balik untuk memperkecil kesalahan sistem.
menunjukkan hubungan masukan dan keluaran dari sistem kontrol lup tertutup. Jika dalam hal ini manusia bekerja sebagai operator, maka manusia ini akan menjaga sistem agar tetap pada keadaan yang diinginkan, ketika terjadi perubahan pada sistem maka manusia akan melakukan langkah – langkah awal pengaturan sehingga sistem kembali bekerja pada keadaan yang diinginkan.
contoh : lampu taman, lemari es dan lain-lain contoh pembahasan :
lampu taman
Jika menurut saya lampu itu termasuk kedalam loop tertutup karena memiliki kondisi eror sehingga harus adanya pengulangan agar kondisi yang diinginkan tercapai. Masukan yang diharapkan adalah cahaya yang redup agar sensor mengirim sinyal supaya lampu menyala tetapi apabila sensor tidak menangkap cahaya redup maka akan terjadi eror dan sensor harus mengulang sampai kondisi yang diinginkan tercapai, demikian pemaparan lampu taman yang masuk kedalam loop tertutup.
