MA
MATERI 3
SISTEM PENGENDALI ELEKTROPNEUMATIK
A. KOMPETENSI DASAR DAN INDIKATOR PENCAPAIAN
KOMPETENSI DASAR INDIKATOR PENCAPAIAN KOMPETENSI
3.31. Menerapkan rangkaian kontrol dengan komponen elektro pnuematic
3.31.1. Mengklasifikasikan komponen elektropneumatik dengan silinder kerja tunggal dan silinder kerja ganda 3.31.2. Menerapkan rangkaian kontrol
elektropneumatik 4.31. Membuat rangkaian kontrol
dengan komponen elektro pnuematic
4.31.1. Membuat rangkaian kontrol elektropneumatik dengan silinder kerja ganda dan silinder kerja tunggal 4.31.2. Membuat rangkaian kontrol
elektropneumatik mesin stampping
B. TUJUAN PEMBELAJARAN
1.
Setelah menggali informasi dan diskusi peserta didik mampu mengklasifikasikan komponen elektropneumatik dengan silinder kerja tunggal dan silinder kerja ganda dengan teliti dan benar2.
Setelah menggali informasi melalui kajian referensi peserta didik menerapkan rangkaian kontrol elektropneumatik dengan teliti dan benar3.
Setelah melakukan observasi dan diskusi peserta didik membuat rangkaian kontrol elektropneumatik dengan silinder kerja ganda dan silinder kerja tunggal yang benar sesuai dengan prosedur4.
Setelah melakukan observasi dan diskusi peserta didik membuat rangkaian kontrol elektropneumatik mesin stampping yang benar sesuai dengan prosedur HANDOUT SISTEM PENGENDALI ELEKTRONIK TINGKAT XIIC. TEORI DASAR 1. Pengertian Pneumatik
Istilah pneumatik berasal dari bahasa Yunani, yaitu ‘pneuma’ yang berarti napas atau udara. Istilah pneumatik selalu berhubungan dengan teknik penggunaan udara bertekanan, baik tekanan di atas 1 atmosfer maupun tekanan di bawah 1 atmosfer (vacum). Sehingga pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik pemakaian udara bertekanan (udara kempa). Jaman dahulu kebanyakan orang sering menggunakan udara bertekanan untuk berbagai keperluan yang masih terbatas, antara lain menambah tekanan udara ban mobil/motor, melepaskan ban mobil dari peleknya, membersihkan kotoran, dan sejenisnya. Sekarang, sistem pneumatik memiliki apliaksi yang luas karena udara pneumatik bersih dan mudah didapat. Banyak industri yang menggunakan sistem pneumatik dalam proses produksi seperti industri makanan, industri obat-obatan, industri pengepakan barang maupun industri yang lain. Belajar pneumatik sangat bermanfaat mengingat hampir semua industri sekarang memanfaatkan sistem pneumatik.
2. Klasifikasi Sistem Pneumatik
Sistem elemen pada pneumatik memiliki bagian-bagian yang mempunyai fungsi berbeda. Secara garis besar sistim elemen pada pneumatik dapat digambarkan pada skema berikut :
Gambar 1. Sistem elemen pneumatik 3. Peralatan Sistem Pneumatik
a. Kompressor (Pembangkit Udara Kempa)
Kompresor berfungsi untuk membangkitkan/menghasilkan udara bertekanan dengan cara menghisap dan memampatkan udara tersebut kemudian disimpan di dalam tangki udara kempa untuk disuplai kepada pemakai (sistem pneumatik). Kompressor dilengkapi dengan tabung untuk menyimpan udara bertekanan, sehingga udara dapat mencapai jumlah dan tekanan yang diperlukan. Tabung udara bertekanan pada kompressor dilengkapi dengan katup pengaman, bila tekanan udaranya melebihi ketentuan, maka katup pengaman akan terbuka secara otomatis.
Pemilihan jenis kompresor yang digunakan tergantung dari syarat-syarat pemakaian yang harus dipenuhi misalnya dengan tekanan kerja dan volume udara yang akan diperlukan dalam sistim peralatan (katup dan silinder pneumatik).
Gambar 2. Kompresor
b. Unit Pengolahan Udara Bertekanan (Air Service Unit)
Udara bertekanan (kempa) yang akan masuk dalam sistem pneumatik harus harus diolah terlebih dahulu agar memenuhi persyaratan, antara lain; a) tidak mengandung banyak debu yang dapat merusak keausan komponen-komponen dalam sistem pneumatik, b) mengandung kadar air rendah, kadar air yang tinggi dapat merimbulkan korosi dan kemacetan pada peralatan pneumatik, c) mengandung pelumas, pelumas sangat diperlukan untuk mengurangi gesekan antar komponen yang bergerak seperti pada katup-katup dan aktuator. Secara lengkap suplai udara bertekanan memiliki urutan sebagai berikut: Filter udara, sebelum udara atmosfer dihisap kompresor, terlebih dahulu disaring agar tidak ada partikel debu yang merusak kompresor. Kompresor
digerakkan oleh motor listrik atau mesin bensin/diesel tergantung kebutuhan. Tabung penampung udara bertekanan akan menyimpan udara dari kompresor, selanjutnya melalui katup saru arah udara dimasukan ke FR/L unit, yang terdiri dari Filter, Regulator dan Lubrication/pelumasan agar lebih memenuhi syarat.
Gambar 3. Unit Pengolahan Udara Bertekanan (Air Service Unit)
c. Katup Solenoid
Solenoid dengan arus searah (DC) ataupun arus bolak balik (AC) dapat ditemukan di Industri, sedangkan yang sering digunakan pada Elektropneumatik adalah Solenoid DC. Solenoid DC secara konstruktif selalu mempunyai inti yang pejal dan terbuat dari besi lunak, sehingga mempunyai bentuk yang sederhana dan kokoh. Selain itu maksudnya agar diperoleh konduktansi optimum pada medan magnet. Bila ada kelonggaran udara, tidak akan mengakibatkan kenaikan temperatur operasi, karena temperatur operasi hanya akan tergantung pada besarnya tahanan kumparan serta arus listrik yang mengalir. Bila solenoid DC diaktifkan (switched on) maka arus listrik yang mengalir meningkat secara perlahan. Ketika arus listrik dialirkan ke dalam kumparan akan terjadi elektromagnet. Selama terjadinya induksi akan menghasilkan gaya yang berlawanan dengan tegangan yang digunakan. Bila solenoid dipasifkan (switched off) maka medan magnet yang pernah terjadi akan hilang dan dapat mengakibatkan
Pressure regulator
Pressure gauge
Lubricator
Filter
tegangan induksi yang besarnya bisa beberapa kali lipat dibandingkan dengan tegangan yang ada pada kumparan. Berikut pembacaan simbol solenoid valve
Gambar 4. Gambar simbol solenoid
d. Aktuator
Silinder pneumatik adalah aktuator atau perangkat mekanis yang menggunakan kekuatan udara bertekanan (udara yang terkompresi) untuk menghasilkan kekuatan dalam gerakan bolak – balik piston secara linier (gerakan keluar - masuk). Silinder pneumatik merupakan alat atau perangkat yang sering kita jumpai pada mesin – mesin industri, baik itu dalam industri otomotif, industri kemasan, elektronik, dan berbagai industri maupun instansi – instansi yang lain. Silinder pneumatik biasa digunakan untuk menjepit benda, mendorong mesin pemotong, penekan mesin pengepresan, peredam getaran, pintu penyortiran, dan lain sebagainya. Silinder pneumatik mungkin memang memiliki banyak fungsi kegunaan, akan tetapi fungsi dasar silinder tidak pernah berubah, dimana mereka berfungsi mengkonversi tekanan udara atau energi potensial udara menjadi energi gerak atau kinetik.
Gambar 5. Silinder
Dalam pengoperasiannya, silinder pneumatik dikontrol oleh katup atau valve pengontrol. Katup pengontrol ini berfungsi mengontrol arah udara yang akan masuk ke tabung silinder. Dengan kata lain, katup kontrol arah inilah yang mengontrol gerakan maju atau mundur (keluar atau masuk) piston. Katup kontrol arah ini biasa dikendalikan secara mekanis atau manual dengan tangan, maupun secara elektris seperti Solenoid valve. Berikut ini adalah dua type silinder pneumatik yang paling umum atau sering digunakan di industri – industri:
1) Silinder kerja tunggal (single acting cylinder), merupakan jenis silinder yang hanya memiliki satu port untuk masuknya udara bertekanan. Silinder ini menggunakan kekuatan udara bertekanan untuk mendorong ataupun menekan piston dalam satu arah saja (umumnya keluar). Dan menggunakan pegas pada sisi yang lain untuk mendorong piston kembali pada posisi semula. Akan tetapi silinder ini memilki kelemahan dimana sebagian kekuatan dari silinder hilang untuk mendorong pegas.
2) Silinder kerja ganda (double acting cylinder), merupakan silinder yang memiliki dua port untuk instroke dan outstroke. Silinder jenis ini menggunakan kekuatan udara bertekanan untuk mendorong piston keluar dan mendorong piston untuk kembali pada posisi awal (menarik kedalam). Sehingga silinder ini membutuhkan lebih banyak udara dan katup pengontrol arah yang lebih kompleks bila dibandingkan dengan silinder kerja tunggal.
4. Peralatan Sistem Elektrikal a. Unit Catu Daya Listrik
Bagian kontrol sinyal suatu pengontrolan elektropneumatik akan disuplai dengan suatu daya melalui bagian utama elektris. Pengontrolan mempunyai unit catu daya listrik untuk tujuan ini perhatikan gambar. Secara individual unit catu daya listrik ini berfungsi sebagai berikut :
1) Penurun tegangan, dari tegangan 240 Volt diturunkan menjadi tegangan rendah 24 Volt sebagai output.
2) Penyearah yang mengkonversikan tegangan ac menjadi tegangan dc. Kapasitor pada output penyearah berfungsi untuk meratakan tegangan tersebut.
3) Regulator tegangan pada output dari unit catu daya diperlukan untuk menjamin agar tegangan output konstan tanpa dipengaruhi oleh aliran arus yang mengalir kebeban.
Simbol catu daya dalam elektropneumatik digambarkan seperti berikut:
Gambar 6. Simbol Catu Daya
Elemen catu daya akan menjadi pondasi dalam membuat rangkaian elektropneumatik. Penggunaannya sama seperti unit catu daya pada umumnya, sebelum terhubung antara 24v dengan 0v harus ada beban yang dilewati.
b. Push Button
Sakelar dipasang pada suatu rangkaian untuk mengalikan arus listrik pada rangkaian tersebut. Sakelar ini akan dibagi sebagai tombol tekan dan sakelar tekan.
Kontak terbuka secara normal (Normaly Open), rangkaian terbuka apabila sakelar ada pada posisi awalnya (tidak diaktuisikan), arus tidak mengalir ke beban. Rangkaian tertutup dengan menekan tombol tekan, arus mangalir ke beban. Ketika tombol dilepas, maka pegas akan mengembalikan sakelar ke posisi awal.
Gambar 7. Push Button Normally Open
Kontak tertutup secara normal (Normaly Close), rangkaian tertutup apabila sakelar ada pada posisi awalnya (tidak diaktuisikan), arus mengalir ke beban. Rangkaian terbuka dengan menekan tombol tekan, arus tidak mengalir ke beban. Ketika tombol dilepas, maka pegas akan mengembalikan sakelar ke posisi awal.
Gambar 8. Push Button Normally Close
c. Limit Switch
Sakelar batas (limit switch) diaktuasikan ketika suatu bagian mesin atau benda- benda kerja sedang dalam posisi tertentu. Secara normal, aktuasi diberlakukan dengan suatu gerakan mekanik seperti tersentuh silinder (pergerakan silinder maju atau mundur). Sakelar batas (limit switch) akan menggantikan KKA sebagai limit dalam pneumatik, limit switch akan mengirimkan sinyal saat terjadi perubahan kedudukan N/O menjadi N/C atau sebaliknya.
Gambar 9. Limit Switch
d. Sensor
Sensor bekerja untuk mengukur informasi dan melakukan pemrosesan sinyal dalam suatu bentuk yang dapat dengan mudah diproses. Pengontrolan elektropneumatik sensor biasanya digunakan untuk tujuan sebagai berikut :
1) Untuk mendeteksi posisi ujung maju dan mundur dari batang piston/torak saat mendorong silinder.
2) Untuk mendeteksi adanya dan posisi benda kerja.
3) Untuk mengukur dan memonitor tekanan.
Gambar 10. Sensor
e. Selenoid Valve
Solenodi valve merupakan sebuah komponen pneumatik yang bekerja berdasarkan input tegangan dan arus, yang mana saat solenoid ini bekerja tegangan yang diterima pada solenoid-nya kurang lebih 24 volt dengan syarat tidak ada pembebanan dan arus yang diterima kurang lebih 0,2 ampere.
Berdasarkan data tersebut solenoid dapat menjadi suatu input yang dapat merubah keadaan switch bagian dalam dari valve dengan menggunakan tegangan dan arus tersebut bukan lagi menggunakan input trigger tekanan pneumatik.
Gambar 11. Selenoid Valve
Sistem kerjanya berdasarkan tegangan dan arus yang mengakibatkan menarik konstruksi khusus dibagian dalam dari valve. Saat tegangan dan arus dialirkan kedalam kumparan solenoid, maka solenoid akan teraktuasi dan merubah kedudukan KKA atau valve tersebut.
f. RELAY DAN KONTAKTOR
Relay adalah suatu sakelar yang digerakkan secara elektromagnetik. Bila sumber tegangan diberikan pada kumparan solenoid, maka akan terbangkit suatu medan elektromagnetik yang mengakibatkan tertariknya armatur ke inti kumparan. Armature tersebut menggerakkan kontak relai apakah menutup atau membuka sesuai dengan perancangannya. Pegas akan mengembalikan armatur ke posisi semula jika arus listrik yang mengalir ke kumparan tidak ada.
Gambar 12. Relay dan Kontaktor
5. Pengenalan aplikasi Pneumatik Devaloper
Pneumatik devaloper adalah salah satu aplikasi simulasi pneumatik berbasis android yang bisa di download pada playstore atau appstore. Berikut adalah tampilan ikon dari aplikasi Pneumatik Devaloper yang sudah terinstal.
Gambar 13. Ikon Aplikasi Pneumatik Devaloper
6. Langkah-langkah dalam menggunakan aplikasi Pneumatik Devaloper
g. Instal terlebih dahulu aplikasi Pneumatik Devaloper pada Playstore atau Appstore h. Klik Ikon Pneumatik Devaloper sampai muncul tampilan seperti gambar dibawah
ini.
Gambar 14. Tampilan Aplikasi Pneumatik Devaloper
i. Tekan tombol + untuk membuat lembar kerja baru
Gambar 15. Membuka Lembar Kerja Baru
j. Isi data tersebut sebagai identitas dalam lembar kerja, lalu klik create dan tunggu proses sampai muncul layar kerja
Gambar 16. Identitas pada lembar kerja
Gambar 17. Proses loading pembuatan komponen dan objek pneumatik
k. Berikut adalah tampilan layar kerja pada aplikasi Pneumatik Devaloper
Gambar 18. Tampilan Lembar Kerja Pneumatik Devaloper
l. Klik ikon dan untuk memilih komponen-komponen pneumatik m. Klik ikon dan untuk memilih komponen-komponen elektrikal
Gambar 19. Ikon untuk memilih komponen pneumatik
Gambar 20. Ikon untuk memilih komponen elektrikal
n. Drag and Drop komponen menuju lembar kerja dan mulai untuk membuat rangkaian elektropneumatik
o. Dan klik ikon untuk mensimulasikan rangkaian elektropneumatik yang sudah kita buat.
D. RANGKUMAN
1. Pneumatik merupakan ilmu yang mempelajari teknik pemakaian udara bertekanan (udara kempa)
2. Kompresor berfungsi untuk membangkitkan/menghasilkan udara bertekanan dengan cara menghisap dan memampatkan udara tersebut kemudian disimpan di dalam tangki udara kempa untuk disuplai kepada pemakai (sistem pneumatik).
3. Udara bertekanan (kempa) yang akan masuk dalam sistem pneumatik harus harus diolah terlebih dahulu agar memenuhi persyaratan, antara lain; a) tidak mengandung banyak debu yang dapat merusak keausan komponen-komponen dalam sistem pneumatik, b) mengandung kadar air rendah, kadar air yang tinggi dapat merimbulkan korosi dan kemacetan pada peralatan pneumatik, c) mengandung pelumas, pelumas sangat diperlukan untuk mengurangi gesekan antar komponen yang bergerak seperti pada katup-katup dan aktuator.
4. Solenoid dengan arus searah (DC) ataupun arus bolak balik (AC) dapat ditemukan di Industri, sedangkan yang sering digunakan pada Elektropneumatik adalah Solenoid DC. Solenoid DC secara konstruktif selalu mempunyai inti yang pejal dan terbuat dari besi lunak, sehingga mempunyai bentuk yang sederhana dan kokoh
5. Pneumatik devaloper adalah salah satu aplikasi simulasi pneumatik berbasis android yang bisa di download pada playstore atau appstore.
E. TES KEMAMPUAN PENGETAHUAN Pilihan Ganda:
1. Istilah pneumatik berasal dari bahasa Yunani yaitu pneuma yang berarti...
a. Udara b. Air c. Fluida d. Elektronik e. Tekanan
2. Karakteristik positif dari udara adalah ...
a. Preparation b. Force c. Exhaust air d. Cost e. Speed
3. Karakteristik negatif dari udara adalah ...
a. Quality b. Cost c. Storage
d. Transportation e. Contruction
4. Berikut ini adalah susunan elektropneumatik yang paling tepat adalah 1) Supply Energi
2) Processing Elements
3) Input Elemen
4) Actuator and Final Control elemen a. 1-3-2-4
b. 1-2-3-4 c. 4-2-3-1 d. 4-3-2-1 e. 4-1-2-3
5. Salah satu komponen dari Input Element adalah ...
a. Directional control valve b. Cylinder
c. Switching logic
d. Compressor air & electrical e. Sensor
6. Sakelar yang digerakkan secara mekanis dalam menentukan posisi ON atau OFF pada kontaknya, posisi tersebut tidak akan kembali ke posisi semula (tetap) selama posisi akhir dari tuas mekaniknya tidak diubah kembali, jenis sakar tersebut adalah ...
a. Limit switch b. Normally Open c. Push button d. Detent switch e. Normally Close
7. Sekelar dengan posisi awal kontak tertutup sebelum ditekan atau diaktuasi, dan akan terbuka jika ditekan atau diaktuasi, jenis sakar tersebut adalah ...
a. Limit switch b. Normally Open c. Push button d. Detent switch e. Normally Close
8. Perhatikan gambar berikut ! Gambar tersebut termasuk susunan rangkaian elektropneumatik pada bagian ...
a. Actuators
b. Control Elememts c. Processors
d. Sensors e. Energi Supply
9. Perhatikan gambar berikut ! Gambar tersebut termasuk susunan rangkaian elektropneumatik pada bagian ...
a. Actuators
b. Control Elememts
c. Processors d. Sensors e. Energi Supply
10. Perhatikan gambar berikut ! Gambar tersebut termasuk susunan rangkaian elektropneumatik pada bagian ...
a. Actuators
b. Control Elememts c. Processors
d. Sensors e. Energi Supply F. DAFTAR PUSTAKA
Fata, Mohamad Raisul. (2017). Modul Elektropneumatik dan PLC Siemens. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
Sumbodo, Wirawan. (2008). Teknik Produksi Mesin Industri. Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
