MAKALAH
PENERAPAN OPEN LOOP DAN CLOSE
LOOP SYSTEM
OLEH:
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
Penerapan Close loop system A. Close loop System (sistem loop tertutup)
Sistem loop tertutup adalah sebuah sistem pengendalian dengan nilai keluaran yang dihasilkan dari sistem tersebut, berpengaruh terhadap sinyal masukan sistem sehingga akan memodifikasinya untuk mempertahankan sinyal keluaran pada nilai yang dikehendaki.
B. Elemen – elemen dasar dari sistem loop tertutup
1. Elemen pembanding, berfungsi untuk membandingkan nilai yang dikehendaki dari variabel yang sedang dikotrol dengan nilai terukur yang diperoleh dan menghasilkan sebuah sinyal error.
2. Elemen implementasi kontrol, untuk menentukan aksi atau tindakan apa yang akan diambil bila diterima sebuah sinyal error.
3. Elemen koreksi, digunakan untuk mengoreksi atau merubah kondisi yang dikontrol.
4. Proses, sistem dengan sebuah variabel yang dikontrol. 5. Elemen pengukuran, untuk menghasilkan sebuah sinyal
yang berhubugan dengan kodisi variable dari proses yang sedang dikontrol.
C. Penerapan Close loop system terhadap Power Stering
Power stering merupakan sebuah sistem yang berfungsi untuk meringankan memutar sistem kemudi kendaraan sehingga menghasilkan putaran kemudi yang ringan tanpa membutuhkan tenaga yang berarti untuk mengendalikan kemudi. Dalam perkembangannya power steering terbagi menjadi 2, yaitu : Hidrolik Power Steering dan Elektronik Power Steering.
HYDRAULIC POWER STEERING
Rack-and-pinion assembly merupakan unit hydraulic-mechanical dengan integral piston dan rack assembly. Di dalamnya ada satu rotary valve yang mengarahkan aliran
minyak power steering dan mengontrol tekanan untuk mengurangi steering effort (suatu usaha daya yang diperlukan untuk memutar kemudi). Ketika kemudi diputar, tahanan yang terbentuk oleh adanya berat dari kendaraan dan gesekan roda ke ban, menyebabkan torsion bar di dalam rotary valve menjadi agak cenderung melenceng. Hal ini akan merubah posisi valve spool dan sleeve, karena itulah diperlukan pengarahan pelumas bertekanan ke proper end yang terdapat pada power cylinder. Perbedaan tekanan pada sisi piston (yang dipasang pada rack) membantu menggerakkan rack untuk mengurangi langkah usaha putar. Pelumas di dalam power cylinder yang berlawanan didesak ke control valve dan kembali ke pump reservoir. Ketika steering effort berhenti, maka control valve akan diketengahkan oleh gaya melintir dari torsion bar, tekanan pada kedua sisi piston akan disamakan, dan roda depan kembali ke posisi lurus ke depan.
KONSTRUKSI SISTEM
Rack-and-pinion power steering system terdiri dari: 1. Rack and pinion steering gear box
Rack Pinion/Gearbox adalah system penggerak Power Steering dari kemudi atas kemudian di teruskan ke bagian roda dengan dibantu oleh komponen understeel atau
kaki-kaki kendaraan (tie rod, rack end, idle arm dll). Di dalam system RackPinion/Gearbox terdapat piston dan valve(katup) yang bekerja sesuai tekanan olie yang disalurkan melalui Vane Pump, selain itu terdapat juga seal-seal yang berguna menahan tekanan olie agar tidak bocor keluar.
2. Power steering oil pump
Pompa PS berfungsi sebagai penyalur tenaga dari mesin dengan oli yang bertekanan tinggi yang kemudian diteruskan ke bagian Rack Pinion/Gearbox melalui Selang Tekan (Selang bertekanan tingi). Posisi Vane Pump selalu berada di bagian atas dari RackPinion/Gearbox. Dan hampir setengahnya system Power Steering dikendalikan/ditentukan dari kerja Pompa, oleh karena itu bila terdapat kerusakan pada Pompa hampir dipastikan system Power Steeringnya juga tidak akan jalan alias rusak 3. Oil reservoir
Oil reservoir berfungsi untuk menampung oli P/S. 4. Tubes/Hose (selang)
Selang ini berfungsi yang menyalurkan oli yang bertekanan tinggi dari Vane Pump ke bagian Rack Pinion/Gearbox, dengan perputaran/rotasi yang sangat cepat maka dapat menimbulkan efek bunyi jika bahan selang yang dipakai kurang bagus kualitasnya.
PRINSIP KERJA POWER STEERING HIDROLIS
Sistem power steering menggunakan tekanan hidrolis yang dibangkatkan oleh power steering pump gunanya adalah untuk mengurangi langkah usaha yang diperlukan untuk memutar kemudi. Power steering pump dipasang di depan engine. Pompa yang dipakai adalah tipe vane-type, dan digerakkan oleh crankshaft melalui drive belt.
Minyak power steering ditarik dari reservoir ke pompa pada saat mesin dalam keadaan hidup. Minyak ini ditekan oleh satu power steering switch dan control valve yang letaknya di dalam power steering pump.
ELECTRIC POWER STEERING
Sistem Electronic Power Steering (EPS) termasuk di dalamnya komponen yang sama seperti pada sistem power steering konvensional. Sebagai tambahannya adalah sebuah solenoid valve pada power steering gear box, dan satu control unit dekat dibawah audio yang terletak di panel farcia tengah. Untuk mengontrol aliran oli pada steering gear box, disediakan satu solenoid yang bekerja berdasarkan arus dari control module yang menerima sinyal dari VSS (Vehicle Speed Sensor) dan TPS.
CARA KERJA ELECTRIC POWER STEERING
Cara kerja Sistem Electric Power Steering (EPS) adalah saat kunci diputar ke posisi ON, Control Module memperoleh arus listrik untuk kondisi stand-by, bersamaan dengan itu indikator EPS pada panel instrumen menyala. Saat mesin hidup, Noise Suppressor segera menginformasikan
pada Control Module untuk mengaktifkan motor listrik dan clutch pun langsung menghubungkan motor dengan batang setir. Salah satu sensor yang terletak pada steering rack bertugas memberi informasi pada Control Module ketika setir mulai diputar. Disebut Torque Sensor, ia akan mengirimkan informasi tentang sejauh apa setir diputar dan seberapa cepat putarannya. Dengan dua informasi tersebut, Control Module segera mengirim arus listrik sesuai yang dibutuhkan ke motor listrik untuk memutar gigi kemudi. Dengan begitu proses memutar setir menjadi ringan. Vehicle Speed Sensor bertugas begitu mobil mulai melaju. Sensor ini menyediakan informasi bagi control module tentang kecepatan kendaraan. Pada kecepatan tinggi, umumnya dimulai sejak 80 km/jam, motor elektrik akan dinonaktifkan oleh Control Module.
Dengan begitu setir menjadi lebih berat sehingga meningkatkan safety. Jadi sistem EPS ini mengatur besarnya arus listrik yang dialirkan ke motor listrik hanya sesuai kebutuhan saja. Selain mengatur kerja motor elektrik berdasarkan informasi dari sensor, Control Module juga mendeteksi jika ada malfungsi pada sistem EPS. Lampu indikator EPS pada panel instrumen akan menyala berkedip tertentu andai terjadi kerusakan. Selanjutnya, Control Module menonaktifkan motor elektrik dan clutch akan melepas hubungan motor dengan batang setir. Namun karena sistem kemudi yang dilengkapi EPS ini masih terhubung dengan setir via batang baja, maka mobil masih dimungkinkan untuk dikemudikan. Walau memutar setir akan terasa berat seperti kemudi tanpa power steering.
Electric Power Steering (EPS) menggunakan beberapa perangkat elektronik seperti:
1. Control Module: Sebagai komputer untuk mengatur kerja EPS.
2. Motor elektrik: Bertugas langsung membantu meringankan perputaran setir.
3. Vehicle Speed Sensor: Terletak di girboks dan bertugas memberitahu control module tentang kecepatan mobil. 4. Torque Sensor: Berada di kolom setir dengan tugas
memberi informasi ke control module jika setir mulai diputar oleh pengemudi.
5. Clutch: Kopling ini ada di antara motor dan batang setir. Tugasnya untuk menghubungkan dan melepaskan motor dengan batang setir sesuai kondisi.
6. Noise Suppressor: Bertindak sebagai sensor yang mendeteksi mesin sedang bekerja atau tidak.
7. On-board Diagnostic Display: berupa indikator di panel instrumen yang akan menyala jika ada masalah sengan sistem EPS.
KEUNGGULAN EPS
EPS tidak hanya melakukan fungsi power steering biasa, namun juga bisa mengontrol tekanan hydraulic pressure yang bereaksi berdasarkan counter-force plunger yang ada pada gear box tetapnya di dalam input shaft, oleh karena itulah karakteristik steering effort vs. tekanan hydraulic bervariasi tergantung dari kecepatan kendaraan untuk memberikan karakteristik kemudi yang optimal pas dengan kecepatan kendaraan dan kondisi kemudi.
1. Pada saat mobil dalam keadaan stationer dan berjalan lambat putaran kemudi ringan.
2. Pengaturan steering effort berdasarkan kecepatan kendaraan.
3. Pada kecepatan sedang dan cepat, steering effort secara akan bertambah untuk menambah kestabilan dan kenyamanan kemudi.
4. Pada kecepatan sedang dan cepat, ketika posisi kemudi berada atau mendekati posisi netral, fungsi reactionary
plunger akan menambah steering effort agar kemudi lebih stabil.
5. Ketika kendaraan melewati jalan yang rusak pada kecepatan sedang dan cepat, meskipun ada rintangan besar dari permukaan jalan, namun tidak akan mempengaruhi arah control kemudi, karena tekanan ouput hydraulic untuk steering effort menjadi tinggi sama seperti power steering konvensional.
6. Sistem ini mempunyai fungsi fail-safe sehingga meskipun sistemnya elektrikal, temasuk control unit dan sensors, namun karakteristik power steering normal masih bisa di dapat.
Penerapan Open Loop System A. Open loop system
Sistem loop terbuka adalah sebuah sistem pengendalian dengan nilai keluaran yang dihasilkan dari sistem tersebut tidak berpengaruh terhadap sinyal masukan sistem. Keluaran sepenuhnya ditentukan oleh pengaturan awal.
B. Elemen – elemen dasar dari sistem kontrol tebuka
1. Elemen kontrol, berfungsi untuk menentukan aksi atau tindakan yang harus diambil sebagai akibat dari diberikannya masukan berupa sinyal dengan nilai yang di inginkan ke dalam sistem.
2. Elemen koreksi, berfungsi untuk mendapatkan masukan dari pengontrol dan menghasilkan keluaran berupa tindakan untuk merubah variabel yang sedang dikontrol. 3. Proses, merupakan proses dimana suatu variabel dikontrol.
C. Penerapan open loop pada pintu otomatis.
Hampir di setiap mall dan pusat-pusat perbelanjaan kita akan menjumpai pintu otomatis. Pintu ini akan membuka ketika anda mendekatinya dan menutup ketika anda telah melaluinya. Pintu otomatis tampak sebagai pintu biasa yang sederhana namun sebenarnya pintu otomatis tidak sesederhana yang terlihat. Pintu
otomatis merupakan rangkaian mesin yang rumit yang terdiri dari banyak bagian seperti sensor dan sistem motor penggerak yang bekerja secara harmonis sehingga pintu otomatis dapat membuka dan menutup dengan aman.
Pintu otomatis dapat bekerja untuk membuka dan menutup secara otomatis dengan menggunakan teknologi sensor. Sensor merupakan suatu perangkat yang dapat mendeteksi keberadaan seseorang atau objek lainnya ketika orang atau objek tersebut mendekati pintu otomatis. Biasanya, sensor-sensor tersebut akan diletakkan di sekitar pintu otomatis. Sensor-sensor ini juga akan diletakkan di kedua sisi yaitu sisi dalam dan sisi luar pintu otomatis tersebut, sehingga pintu otomatis dapat bekerja dari kedua sisi. Sensor kemudian akan mengaktifkan sistem yang akan menggerakkan motor yang akan membuka dan menutup pintu otomatis.
D. Cara kerja dan jenis sensor pada pintu otomatis
1. Sensor optik
Sensor ini akan memancarkan tirai infra merah yang berupa cahaya yang tidak tampak oleh mata pada jarak jangkauan tertentu. Sensor ini akan bereaksi jika seseorang atau sesuatu menghalangi cahaya infra merah yang dipancarkan. Jika seseorang memasuki area yang disinari dengan cahaya ini, maka pancaran
cahaya akan terganggu dan menjadi tidak utuh. Hal ini menyebabkan program perintah untuk menutup pintu terganggu. Terganggunya program untuk menutup pintu akan menyebabkan pintu otomatis akan terbuka. Jika objek telah menjauh dari jarak jangkauan sensor dan sinar sensor kembali utuh, maka pintu otomatis akan menutup kembali.
2. Sensor gerakan
Sensor ini akan memancarkan radar gelombang mikro. Hampir sama seperti pada sensor optik, jika seseorang atau sesuatu berada dalam jangkauan radar maka sensor akan bereaksi membuka pintu otomatis.
3. Sensor panas Tubuh
Ketika seseorang berada di depan sensor panas tubuh, maka sensor panas tubuh akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Ketika orang tersebut berada dalam keadaan diam, maka panjang gelombang yang dihasilkan berupa panjang gelombang yang konstan dan menyebabkan energi panas yang dihasilkan digambarkan hampir sama dengan kondisi lingkungan di sekitarnya. Ketika orang tersebut melakukan gerakan, maka panjang gelombang yang dihasilkan berupa panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas yang berbeda dengan kondisi lingkungan di sekitarnya. Panas yang dihasilkan ini akan dideteksi oleh sensor dan dilanjutkan dengan reaksi untuk membuka pintu otomatis.
4. Sensor tekanan
Sensor ini biasanya diletakkan di bawah keset yang berada di depan pintu. Sensor ini akan bereaksi terhadap tekanan berat objek yang berada di atasnya. Dan jika sensor telah menerima batasan minimal berat yang diperlukan untuk membuka pintu, maka pintu otomatis pun akan terbuka.
5. Sensor jarak jauh
Pada sensor ini dibutuhkan pengendali jarak jauh yang dioperasikan secara manual untuk membuka dan menutup pintu. Sensor jenis ini biasanya dipakai pada pintu garasi otomatis.
Kesimpulan
Sistem loop tertutup adalah sebuah sistem pengendalian dengan nilai keluaran yang dihasilkan dari sistem tersebut, berpengaruh terhadap sinyal masukan sistem sehingga akan memodifikasinya untuk mempertahankan sinyal keluaran pada nilai yang dikehendaki. Contoh penerapan sistem ini adalah pada power steering hidrolis.
Sistem loop terbuka adalah sebuah sistem pengendalian dengan nilai keluaran yang dihasilkan dari sistem tersebut tidak berpengaruh terhadap sinyal masukan sistem. Keluaran sepenuhnya ditentukan oleh pengaturan awal. Contoh penerapan sistem ini adalah pada pintu otomatis dengan remote control.
Gir Katup kontrol Silinder Penghubung Roda
Penghubung umpan balik Masukan
Posisi sudut dari roda penggerak Posisi sudut roda
Pengontrol Elemen Koreksi Proses
Keluaran
Pengukuran Umpan balik negatif
+
Kontrol Koreksi Proses Masukan (Tombol open atau close pada remote)
Nilai yang di set
Pembacaan oleh sensor Motor listrik menggerakkan pintu
Nilai yang di inginkan
