Alat-alat Pengendali Industri

Lecture 4-Automation System

Alat primer dan pengendali pilot

Alat pengendali adalah komponen yang mengatur daya yang diberikan pada beban listrik

Semua komponen yang digunakan pada rangkaian pengendali motor dapat dibuat dalam tingkatan baik sebagai alat pengendali primer maupun penunjuk

Alat pengendali primer seperti kontaktor motor, stater, pengontrol.

Alat pengendali penunjuk seperti relay atau kontaktor yang mengaktifkan rangkaian daya, mengatur operasi.Yang termasuk alat penunjuk adalah tombol tekan, saklar aliran, saklar tekanan atau thermostat

Saklar Manual

Saklar manual adalah saklar yang dikontrol dengan tangan

Contohnya adalah Saklar Togel Saklar geser Saklar Dual In-Line Package Saklar rocker Saklar rotari Saklat thumbweel Saklar pemilih Saklar tombol tekan Saklar drum

Saklar Mekanis

Adalah saklar yang dioperasikan dengan tombol-tombol otomatis, misalnya tekanan, suhu, posisi.

Jenisnya adalah: Saklar limit Saklar mikro Saklar thermostat Saklar tekanan Saklar level

Sensor

Sensor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi dan sering berfungsi untuk mengukur magnitute sesuatu.

Sensor merubah besaran mekanis, panas, kimia, sinar dll menjadi tegangan dan arus listrik

Sensor memegang peranan penting dalam sistem pengendalian proses pabrikasi moderen.

Jenis-jenis sensor

Sensor kedekatan (proximity sensor) Sensor sinar Sensor efek Hall Sensor ultrasonik Sensor tekanan Sensor suhu Sensor penyandi (encoder sensor)

Sensor kedekatan (proximity sensor)

Adalah alat pilot yang mendeteksi adanya obyek tanpa kontak fisik

Sensor tersebut adalah alat elektronis solid state yang terbungkus rapat untuk melindungi terhadap pengaruh getaran, cairan, kimiawi, korosif yang berlebihan yang sering dijumpai di industri

Sensor kedekatan (proximity sensor)-contd

Sensor ini dipakai jika : Obyek yang dideteksi terlalu kecil Diperlukan respon yang cepat Obyek harus dirasakan melalui rintangan

non logam seperti gelas, plastik, kertas karton

Lingkungan yang berbahaya

Sensor Kedekatan (proximity sensor)-cont’d

Jenisnya : Sensor kedekatan induktif,jika obyeknya

adalah logam .Terdiri dari kumparan, osilator, rangkaian detektor dan output elektronis. Kelemahannya sensor ini tidak sensitif terhadap kelembaban, debu dsb.

Sensor kedekatan kapasitif.Obyeknya dapat konduktif atau non konduktif.Sensor ini dapat diaktifkan dengan bahan non konduktif seperti kayu, tepung, gula, dsb.

Sensor Sinar

Photovolaic/sel solar adalah alat sensor sinar yang mengubah energi sinar menjadi energi listrik

Sel solar silikon yang moderen merupakan sambungan PN dengan lapisan P akan menyebabkan gerakan elektron antara bagian P dan N, sehingga menghasilkan tegangan dc yang kecil. Tegangan ouput adalah 0.5 V per sel pada sinar matahari penuh (lihat gambar 4.23)

Sensor sinar - contd

Ada 2 jenis sensor fotolistrik untuk merasakan posisi, masing-masing memancarkan sinar (inframerah/laser): Jenis reflektif,untuk mendeteksi sinar yang

dipantulkan dari target Jenis Through beam, untuk mengukur

perubahan jumlah sinar yang disebabkan oleh target yang menyerang sumbu optik

Sensor fotolistrik dapat melakukan beberapa mekanisme deteksi : Deteksi tanpa kontak Deteksi target dari bahan sebenarnya Deteksi jarak jauh Respon kecepatan tinggi Diskriminasi warna Deteksi sangat cermat

Pada kebanyakan sensor ini digunakan Light Emitting Diode (LED) untuk mentransmisikan, dan fototansistor untuk penerima sumber

Salah satu aplikasi dari sensor fotolistrik yang cukup penting adalah teknologi bar code reader

Sistem bar code terdiri dari simbol kode batang, scanner, dan decoder

Ada beberapa jenis kode batang, contohnya untuk kode standar pengecer makanan kemasan (The Universal Product Code-UPC), lihat contoh.

Scanner kode batang adalah mata dari sistem pengumpulan data. Sumber cahaya didalam scanner akan menyalakan simbol kode batang, batang2 menyerap sinar dan spasi akan memantulkan sinar. Detektor foto kemudian mengumpulkan sinar pada bentuk pattern sinyal elektronik yang menyajikan simbol yang tercetak

Decoder menerima sinyal dari scanner dan mengubah data menjadi data karakter yang mewakili simbol.

Sensor Efek Hall

Dirancang untuk merasakan adanya obyek magnetis, biasanya magnet permanen

Digunakan untuk mendeteksi posisi komponen

Elemen Hall adalah bahan semi konduktor yang kecil, tipis dengan irisan rata

Cara kerja sensor efek Hall

Apabila arus dilewatkan melalui irisan dan tidak ada medan magnet, tegangan yang dihasilkan 0

Apabila magnet dibawa menutup bahan semi konduktor, maka lintasan akan terganggu. Distorsi akan menyebabkan elektron bergerak ke kanan menghasilkan diantara sisi alat.

Rangkaian terintegrasi digital efek Hall digunakan pada saklar proximity

Selain itu, dapat digunakan juga untuk mengukur kecepatan

Sensor Ultrasonik

Sensor ini bekerja dengan mengirimkan gelombang menuju target dan mengukur waktu yang diperlukan pulsa untuk melenting kembali

Waktu yang diperlukan oleh gaung untuk kembali ke sensor berbanding lurus dengan jarak atau tinggi obyek, sebab suara mempunyai kecepatan konstan

Cara kerja sensor ultrasonik

Sinyal gaung yang kembali secara elektronis diubah menjadi output menjadi 4 sampai 20 mA, yang mensuplai kecepatan aliran yang dimonitor ke alat kontrol eksternal

Cairan, obyek padat, tekstil, butiran dapat dideteksi dengan alat ini

Sensor Tekanan

Ukuran ketegangan didasarkan prinsip bahwa tahanan penghantar berubah dengan panjang dan luas penampang

Gaya yang diberikan kawat menyebabkan kawat bengkok, sehingga aksi pembengkokan kawat akan merubahn tahanannya secara fisik

Perubahan tahanan ini diberikan pada rangkaian jembatan untuk mendeteksi perubahan kecil pada tahanan kawat

Sel tahanan kawat beban biasanya menggunakan baja dan kawat yang peka terhadap ketegangan

Karena sel dibebani maka logam memanjang atau mengulur dengan lembut. Ukuran rentangan ini bisa beberapa gram-jutaan pounds

Sensor Suhu

Ada empat jenis utama sensor suhu yang biasa digunakan : Termocouple, Detektor suhu tekanan (Resistance

Temperatur Detector=RTD), termistor, dan sensor IC

Termocouple RTD Termistor IClKekuatan Self powered Paling stabil Output tinggi Output paling

tinggi

Sederhana Paling akurat Cepat Paling linier

Kasar Lebih linier Murah

Murah

Banyak macamnya

Range suhu luas

Kelemahan Tidak linear Mahal Tidak linier T<200oC

Tegangan rendah Memerlukan suplai daya

Range suhu terbatas

Memerlukan suplai daya

Memerlukan referensi

Tahanan absolut rendah

Rentan Lambat

Kurang stabil Self heating Memerlukan suplai daya

Self heating

Kurang sensitif Self heating Konfigurasi terbatas

Termocouple

Termocouple pada dasarnya terdiri dari sepasang penghantar yang berbeda disambung las

Perbedaan suhu antara sambungan akan menimbulkan rentang suhu

Alat ini banyak digunakan untuk mengontrol suhu open atau tungku

RTD

Konsep utama RTD adalah pada tahanan listrik dari logam yang bervariasi sebanding dengan suhu

Platina adalah bahan yang paling sering digunakan karena ketahanan suhunya tinggi, linierbilitasnya, stabilitas dan reproduksibilasnya

Termistor

Adalah resistor yang peka terhadap panas yang biasanya mempunyai koefisien suhu negatif

Karena suhu meningkat maka tahanan menurun dan sebaliknya

Termistor sangat peka terhadap perubahan suhu yang kecil

Integrated Circuit (IC)

Menggunakan chip silikon untuk elemen perasanya

Meskipun range suhu terbatas tetapi mampu menghasilkan output yang sangat linier

Sensor Kecepatan

Tachnometer umumnya menunjuk pada magnet permanen kecil dari generator DC

Ketika generator diputar maka generator menghasilkan tegangan DC berbanding lurus dengan kecepatan

Tachnometer dirangkai dengan motor, umumnya digunakan pada aplikasi pengendali kecepatan motor

Sensor Penyandi

Digunakan untuk mengubah gerakan putaran menjadi sinyal digital

Ada 2 jenis yaitu : Penyandi tambahan Penyandi absolut

Lihat gambar!