Desain Sistem Kontrol Elektropneumatik Edit

Desain Sistem Kontrol Elektro-pneumatik Sistem Kendali Elektro-pneumatik

Departemen Ketenagalistrikan Drs. Christian MA Mamesah, Dip.Ed M.Pd P4TK BMTI (TEDC) Bandung Didi Kurniadi,S.Pd

1

DESAIN SISTEM KONTROL

ELEKTRO-PNEUMATIK

I. TUJUAN Setelah menyelesaikan kegiatan pembelajaran ini, peserta diharapkan mampu merancang bangun rangkaian sistem kontrol elektro-pneumatik baik untuk kebutuhan system pengontrolan di industri otomatisasi maupun untuk pengontrolan mesin-mesin produksi

II. DESKRIPSI Pada Modul ini dibahas tentang dasar-dasar rancang bangun system control,pengenalan akan prinsip kerja serta karakteristik komponen-komponen kontrol elektrik dan pneumatic, bentuk-bentuk diagram rangkaian kontrol baik single maupun multiple actuator, merancang system kontrol baik manual, otomatis, maupun system cascade. Pembelajaran ini dilengkapi dengan contoh-contoh rangkaian kontrol serta tugas-tugas latihan untuk pengembangan.

III. INFORMASI Bahan ajar ini akan lebih efektif jika dalam pembelajarannya peserta dapat mengembangkan setiap materi pembahasan melalui analisis rangkaian yang dapat dilakukan dengan menggunakan trainer simulasi atau dengan menggunakan software FluidSIM.



2

BAB 1. Desain Sistem Kontrol Elektro-Pneumatik

1.1 Penggambaran Diagram Rangkaian

Di dalam sistem elektro-pneumatik diagram rangkaian dikembangkan secara

terpisah tetapi akan terhubungkan dengan adanya simbol-simbol di dalam setiap

diagram rangkaian tersebut. Dengan demikian cara penggambaran diagram

rangkaiannya pun dibuat terpisah. Metoda penggambaran diagram rangkaian

pneumatik dan diagram rangkaian electric akan dijelaskan berikut ini .

Metoda penggambaran diagram rangkaian pneumatik :

• Lay-out rangkaian agar mengikuti aliran signal ( isyarat ) pada rantai kontrol

yaitu dari sumber energi, signal input sampai ke final signal dan disusun dari

bawah ke atas.

• Silinder dan katup-katup digambar mendatar , kemudian cara kerja silinder

dari kiri ke kanan.( lihat gambar 1.1 ).

Metoda penggambaran diagram rangkaian elektrik :

• Lay-out rangkaian agar disusun mengikuti aliran signal elektrik pada rantai

kontrol yaitu dari kutup positif ke negatif dan dari atas ke bawah.

Gambar 1.1 Susunan rangkaian Pneumatik



3

• Rangkaian yang menggunakan kontrol-kontrol relay dapat dibagi atas bagian

kontrol dan bagian daya ( power ) dan komponennya disusun dari kiri ke

kanan sesuai dengan urutan operasi. Ini hanya merupakan suatu anjuran bila

mungkin disusun seperti itu. (lihat gambar 1.1 dan gambar 1.2

Gambar 1.2 Susunan rangkaian elektrik

Dalam penggambaran diagram rangkaian , baik rangkaian pneumatik maupun

rangkaian elektrik, keadaan elemen atau komponen digambar pada posisi awal

mesin tersebut misalnya switch normaly open digambar closed ( tersambung )

karena memang posisi awal mesin menghendaki seperti itu. Lihat gambar 1.3.

Switch NO digambar closed dengan tambahan tanda panah.

Jadi hal penting dalam sistem operasi adalah pengembangan dan pemeliharaan

dokumen-dokumen yang menyediakan informasi-informasi yang komplit dan akurat

tentang :

Gb.1.3 Switch NO dalam keadaan tersambung



4

� Urutan kerja dari sistem. Informasi ini akan digunakan baik oleh desainer

maupun oleh maintener ( Petugas pemeliharaan ).

� Sambungan antar komponen di dalam rangkaian Instalatur dan pemakai

perlu memahami cara kerja rangkaian. Ini perlu wiring diagram yang

menunjukkan nomor dan titik sambungan.

� Fungsi dari rangkaian disajikan tanpa tambahan-tambahan informasi yang

tak perlu. Apabila rangkaian cukup kompleks maka informasinya perlu

didapat dari kombinasi antara rangkaian diagram dan wiring diagram.

1.2. Diagram rangkaian actuator

1.2.1 Rangkaian Single Actuator

Untuk pengembangan rangkaian elektro-

pneumatik kita awali dengan pengembangan

diagram rangkaian . Berikut ini adalah

diagram rangkaian elektro-pneumatik yang

terdiri atas diagram rangkaian pneumatik dan

diagram rangkaian elektrik .

1.2.1.1 Diagram rangkaian single acting

cylinder direct control.

Perhatikan gambar 1.4 di samping ini.

Apabila push button switch S1 ( gambar

bawah ) ditekan arus akan mengalir dari

kutup positif (+24 V ) ke solenoid Y1.

Solenoid bekerja mengubah posisi katup 1.1

hingga katup 1.1 membuka mengalirkan

udara kempa ke silinder 1.0. Udara kempa

mendorong piston bergerak maju. Apabila

push button dilepas, arus terputus, solenoid

Gb.1.4 Direct control



5

tidak bekerja lagi dan pegas katup 1.1

kembali ke posisi semula dan akhirnya udara

kempa keluar ke atmosfir. Piston kembali ke

posisi semula oleh dorongan pegas.

Blok Logic

Dalam sistem pengendalian ( control )

digunakan switch dan kontak relay dalam

bermacam-macam kombinasi dan ini dapat

diindikasikan sebagai blok-blok di dalam

rangkaian . Dari segi fungsi titik kontak blok

logic terdiri atas satu atau beberapa pasang

kontak. Ada 3 ( tiga ) dasar fungsi logic yaitu

1.2.1.2 Diagram rangkaian indirect control.

Rangkaian terdiri atas push button switch S1,

coil relay K1, kontak relay K1 dan tahanan L1

berupa lampu. Arus tidak langsung dari push

button ke lampu tetapi melalui coil relay yang

mengaktifkan kontak relay baru menyalakan

lampu. Maka dari itu rangkaian ini disebut

indirect control. Coil relay adalah sebuah

elektro magnetik yang apabila dialiri arus

akan terjadi medan magnet yang mampu

menggerakkan kontak relay untuk

menyambung ( ON ) atau putus ( OFF ).

Pada rangkaian elektro-pneumatik lampu

diganti dengan solenoid untuk

mengoperasikan rangkaian pneumatik.

Gb.1.5 Rangkaian indirect control tersambung



6

: AND , OR dan NOT . Perhatikan gambar-

gambar berikut.

Fungsi logic AND ( gambar 1.6)

Apabila hanya salah satu switch yang ditekan

arus belum mengalir sehingga belum ada out

put. Supaya ada out put maka kedua switch

S1 dan S2 harus ditekan bersama-sama.

Fungsi logic AND dengan tiga pasang kontak.

Gambar 1.7 di samping menunjukkan

rangkaian fungsi logic AND dengan tiga

pasang kontak. Untuk mengalirkan arus agar

keluar out put maka ketiga switch harus

ditekan secara bersamaan.

Fungsi OR

Gambar 1.8 di samping menunjukkan

SIRKIT fungsi OR. Arus akan mengalir

apabila salah satu switch S1 atau S2

ditekan.

Fungsi OR ini menggunakan pasangan

kontak yang sambung secara paralel.

Gambar 1.7. Logic AND dengan 3 pasang titik kontak

Gb.1.8 Fungsi OR

Gambar 1.6. Logic AND dengan 2 pasang titik kontak



7

Fungsi NOT

Gambar 1.9 di samping

menunjukkan rangkaian switch

fungsi NOT.

Apabila switch tidak dioperasikan

maka arus mengalir sehingga arus

out put ada. Sebaliknya bila switch

dioperasikan arus out put tidak

mengalir lagi.

Fungsi-fungsi logic seperti tersebut di atas dapat juga digambarkan secara simbolis

seperti yang terlihat pada gambar 1.10 berikut ini. Ada tiga jenis simbol yang tentu

saja pemakaiannya tidak boleh dicampur

Gambar 1.10 Simbol-simbol fungsi

Gb.1.9 Fungsi NOT



8

1.2.2 Blok memory

Rangkaian memory ini berarti walaupun

arus telah diputus pada push button switch

tetapi dengan adanya kontak relay yang

masih menyambung maka arus masih tetap

bekerja pada rangkaian tersebut. Perhatikan

gambar 1.11 di samping ini. Apabila switch

S1 ditekan arus akan mengalir ke coil relay

K1 yang akan mengaktifkan kontak relay K1

sehingga terhubung. Bila S1 dilepas arus

akan tetap mengalir melalui titik 2 dan

kontak relay K1.( inilah memory ). SIRKIT

ini juga disebut “rangkaian mengunci”.

Kelemahannya adalah untuk mematikan

rangkaian harus mati dari saluran utama.

Untuk mengatasi hal tersebut maka perlu

adanya tambahan switch reset dan teknik

pemasangan ada 2 cara, yaitu :

• Pemasangan dominan set

• Pemasangan dominan reset

Perhatikan gambar 1.12 dan 1.13 berikut ini.

Gambar 1.12 Dominan set Gambar 1.13 Dominan reset

Gambar 1.11. Rangkaian mengunci



9

1.2.3 Blok Changeover

Blok changeover terdiri atas tiga buah

sambungan yaitu satu sambunga input dan

dua sambunga output.

Cara kerjanya sebagai berikut (gambar

1.14).

Dalam keadaan belum distart lampu

indikator L1 menyala.

Apabila tombol S1 ditekan (di on kan) coil

relay K1 akan bekerja , mengoperasikan

kontak relay K1 sehingga titik kontak 13

dan 14 bersambung dan juga

mengoperasikan kontak changeover K1

sehingga titik kontak 21 dan 24

bersambung.

Walaupun tombol S1 dilepas arus tetap

mengalir melalui kontak relay K1 (13 dan

14) sehingga kontak changeover tetap

bekerja melalui titik kontak 21 dan 24 dan

lampu tetap menyala yang menandakan

sistem dalam keadaan aktif. Bila tombol

reset S2 ditekan sistem akan mati dan

lampu L1 akan menyala lagi.

1.2.5 Contoh-contoh diagram rangkaian single actuator

Contoh 1.

Gambar 1.15a dan 1.15b adalah contoh rangkaian elektro-pneumatik dengan

memory-circuit dominan reset. Coba pelajari cara kerjanya dan apakah benar kedua

Gambar 1.14 Blok Changeover



10

rangkaian tersebut memang sama-sama dapat mengunci . Pelajari juga dimana

letak perbedaannya.

Gambar 1.15a Gambar 1.15b

Contoh 2.

Rangkaian yang mendeteksi akhir langkah maju dan langkah mundur. S1 adalah

saklar (switch ) yang tidak otomatis reset. S3 adalah switch normaly open ( NO )

yang pada posisi awal dalam keadaan operasi ( closed ) yang ditandai dengan tanda

panah. Apabila S1 dan S2 dioperasikan terus rangkaian ini akan bekerja otomatis

dan kontinyu. Langkah mundur lebih cepat karena adanya quick exhaust valve(1.01)

sedang langkah maju diatur oleh flow control (1.02) . Perhatikan gambar 1.16 di

bawah ini.



11

Gambar 1.16 Rangkaian mendeteksi akhir langkah maju dan mundur.

Contoh 3.

Rangkaian pada gambar 1.17 di bawah ini menunjukkan bahwa terjadinya kontrol

bergantung pada tercapainya tekanan pada PE converter (B1). Reed switch B2 akan

tersambung (closed) apabila piston telah menjangkau medan magnet pada reed

switch (posisi akhir langkah maju). Tetepi walaupun B2 telah tersambung , sedang

B1 belum tersambung , arus bulum dapat mengalir ke coil relay K2 sehingga kontak

relay K2 pun belum bekerja. Selama menunggu tekanan pada B1, batang torak

tetap berada pada posisi depan.



12

Gambar 1.17 Rangkaian menggunakan reed switch dan PE converter.

1.2.2 Diagram rangkaian Multiple Actuator

Gambar 1.18 : Signal cutout



13

1.2.2.1 Diagram Rangkaian dua aktuator

Contoh 1

Rangkaian pneumatik yang digunakan untuk memindahkan suatu benda kerja dari

satu posisi ke posisi yang lain . Lihat gambar 1.19 : Sket posisi.

Gambar 1.19 Sket posisi

Urutan kerja dari actuator 1.0 (A) dan 2.0 (B) adalah: A+, B+, A-, B- . Urutan kerja ini

dapat dilihat pada diagram step pemindahan (desplacement step diagram) gambar

1.20 berikut.

Gambar 1.20 Desplacement step diagram



14

Bentuk diagram rangkaian untuk rangkaian pneumatik tersebut di atas adalah seperti gambar 1.21 berikut ini. Perhatikan diagram ini dan analisis cara kerjanya.

Diagram SIRKIT elektro-pneumatik dengan urutan gerak : A+, B+, A-, B-

Gambar 1.21 Diagram rangkaian

Contoh 2.

Pada contoh yang kedua ini kita misalkan suatu mesin riveting dengan

menggunakan dua buah silinder kerja ganda. Urutan kerjanya dapat dilihat pada



15

desplacement step diagram gambar 1.22 dan diagram fungsi atau function chart

gambar 1.23 di bawah ini.

Urutan kerja : A+, B+, B-, A-.

Gambar 1.22 Diagram step pemindahan (Desplacement step diagram)

Gambar 1.23 : Diagram fungsi proses riveting

Diagram rangkaian elektro-pneumatik yang terdiri atas diagram rangkaian pneumatik

(gamb. 1.24 ) atas dan diagram rangkaian elektrik (gambar 1.25) bawah.



16

Gambar 1.25 Rangkaian elektro-pneumatik

1.2.2.2 Rangkaian Elektro-pneumatik dengan tiga aktuator.

Contoh.

Mesin stemping yang dilengkapi dengan tiga buah silinder pneumatik diharapkan

cara kerjanya adalah sebagai berikut. Benda kerja yang akan distemping telah

disusun pada tempatnya (lihat gambar 1.26 di bawah) dan dapat turun oleh beratnya

sendiri. Silinder A mendorong benda kerja dan sekali gus menjepit (clamping).

Gambar 1.24 Diagram rangkaian pneumatik



17

Padasaat itu silinder B melakukan stemping. Selesai stemping silinder A mundur

dan kemudian silinder C mendorong benda kerja keluar.

Gambar 1.26 Mesin stemping Gambar 1.27 Diagram step pemindahan

Gambar 1.28 Diagram rangkaian pneumatik



18

Gambar 1.29a Diagram rangkaian elektrik (1)



19

Gambar 1.29b Diagram rangkaian elektrik (2)



20

Gambar 1.29c Diagram rangkaian elektrik (3)



21

Rangkaian elektro-pneumatik di atas adalah rangkaian satu siklus dengan 6 (enam)

step. Tetapi bila step terakhir (ke enam) diset pada set-button maka setelah selesai

satu siklus maka siklus berikutnya juga akan segera jalan.

Daftar berikut adalah komponen yang diperlukan untuk rangkaian tersebut di atas.

Jumlah Jenis Komponen

4 Relay,3-off

1 Signal input plate,electrical

1 Indicator/distributor plate,electrical

1 Single-acting cylinder

2 Double-acting cylinder

1 On/off valve with filter regulator

1 Manifold

1 Proximity sensor,capacitive

1 Proximity sensor,optical

2 Proximity sensor with cylinder mounting

1 Limit switch, electrical, actuation from the left

1 Limit switch, electrical, actuation from theright

3 5/2-way double solenoid valve



22

Y1

S14 2

1 3

1.0 1.3

2

1 3

Y1

2

1 3

Y2

+24V

0V

1.3

Y2

1 2

BAB 2. Desain Kontrol Otomatis

2.1. Sirkuit Semi Otomatis

Gambar 2.1a di bawah ini adalah sirkuit semi otomatis, yakni apabila Switch S1

disentuh maka udara pemandu atau isyarat (signal) dari 1.2 menuju ke katup 1.1

akan mengubah posisi katup 1.1 sehingga piston bergerak maju, kemudian secara

otomatis kembali mundur setelah piston menyentuh limit switch 1.3

Gambar 2.1b

Gambar 2.1a Sirkuit Semi Otomatis

1.2 1.3

1.1

1.0



23

Sedangkan gambar 2.1b. menunjukkan bahwa piston akan kembali mundur secara

otomatis akibat pengaturan tekanan pada sequence valve (1.3) .Pada waktu piston

bergerak maju dan mencapai titik mati depan maka tekanan udara akan meningkat

kemudian mengalir ke katup 1.3. Bila tekanan telah mencukupi maka katup 1.3 akan

membuka dan mengalirkan udara pemandu ke 1.1 untuk mengubah posisi katup.

Dengan posisi ini piston akan bergerak mundur.

Gambar 2.1c. berikut ini juga seperti gambar 2.1.b. yaitu menggunakan katup sequence untuk mengatur udara pemandu, yaitu apabila tekanan udara telah mencukupi udara akan membuka katup sequence melalui lubang 12

Gambar 2.1c

2.2. Sirkuit Otomatis

Sirkuit otomatis artinya si rkuit akan beroperasi secara terus-menerus

(continueu)ketika Pushbutton switch (S1) dihidupkan (switch on) dan akan berhenti

bila Pushbutton switch (S2) ditekan (switch off).

.



24

Y1

4 2

1 3

1.0 1.3

2

1 3

Y1

2

1 3

Y2

+24V

0V

1.3

Y2

1.0

S1

K1

K1

S2

K1

1 2 3

23

Gambar 2.2 di bawah ini adalah sirkuit otomatis yakni silinder 1.0 bergerak maju-

mundur secara otomatis dan berkesinambungan (terus menerus) sampai switch S2

dimatikan.

Limit switch 1.0 dan 1.3 merupakan sensor-sensor sehingga piston dapat bergerak

bolak-balik setiap ujung piston menyentuh limit switch tersebut.

2.3. Sirkuit dengan pengatur waktu dan katup buang cepat

Sirkuit dengan pengatur waktu (timer) digunakan apabila dalam operasinya sirkuit

pneumatik memerlukan waktu sejenak untuk berhenti pada titik mati, misalnya untuk

welding dua batang kawat. Sedangkan katup buang cepat digunakan apabila

memerlukan gerakan piston berjalan lebih cepat.

Gambar 2.3 berikut menunjukkan bahwa piston akan bergerak maju lambat kerena

diperlambat (dihambat) oleh flow control 1.02. Kemudian setelah sampai ke titik mati

depan dan piston menyentuh rol katup 1.3 mestinya langsung mundur. Tetapi

karena udara pemandu (isyarat = signal) ditunda oleh timer maka piston terpaksa

berhenti sejenak di titik tersebut. Setelah timer mengeluarkan udara pemandu

(signal) yang akan mengubah posisi katup 1.1 barulah piston bergerak mundur.

Gambar 2.2 Sirkuit Otomatis

1.2 1.3

1.1

1.0



25

Karena udara buang keluar dengan cepat melalui katup buang cepat 1.03 maka

gerakan mundur lebih cepat.

Sirkuit ini dapat dioperasikan melalui katup 1.2 atau katup melalui katup 1.4 dan 1.6

secara bersamaan.

Gambar 2.3



26

BAB 3. Pengaturan Kecepatan Gerak Aktuator

Mempertimbangkan akan adanya bermacam-macam keperluan yang berhubungan

dengan kecepatan gerak actuator, maka kecepatan gerak tersebut perlu

dikendalikan atau diatur sesuai dengan tuntutan operasional. Dalam operasionalnya

ada yang memerlukan gerakan yang cepat ada yang lambat, ada yang memerlukan

gerakan cepat di satu sisi dan gerakan lambat di sisi lain atau sebaliknya. Untuk

keperluan itu digunakanlah katup pengatur aliran dan / atau katup pengatur tekanan.

Untuk mendapatkan kecepatan dan kekuatan ( gaya ) yang tinggi diperlukan

tekanan udara kempa yang bertekanan tinggi pula. Hal ini akan diatur oleh katup

pengatur tekanan. Sedangkan untuk mengatur kecepatan yang berbeda antara

kecepatan masuk dan keluar digunakanlah katup pengatur aliran searah ( flow

control valve )

Berikut ini beberapa contoh sirkit pengaturan kecepatan gerak actuator ( torak ) :

3.1. Pengontrolan kecepatan gerak torak silinder kerja tunggal

Kecepatan maju ataupun mundur diatur atau dikendalikan dengan menggunakan

adjustable flow control yang di-by pass dengan check valve. Kecepatan dapat diatur

sesuai dengan kehendak operator dengan memutar baut penyetel .

Perhatikan gambar 3.1a berikut.

Gambar 3.1a Pengaturan Kecepatan dengan pengatur Aliran



27

Contoh penerapan : Mesin penempel label

Gerakan torak turun pelan-pelan untuk menempel kan lebel. Pada contoh ini yang diatur adalah aliran udara masuk sehingga disebut in-line-speed-control atau meter-in-control.

Perhatikan gambar 3.1b berikut.

3.2. Pengontrolan gerak torak silinder kerja ganda

Gambar 3.2a

Gambar 3.1b



28

Pada diagram di atas dapat kita lihat bahwa pada saat torak didorong maju (out-

stroke ) udara di depan torak didorong keluar. Dengan dipasangnya flow control

pada saluran keluar dan dengan posisi seperti gambar maka udara yang keluar

dihambat. Dengan demikian kecepatan torak juga dihambat yang berarti kecepatan

gerak torak dikendalikan menjadi semakin lambat. Posisi pengaturan seperti ini

disebut exhaust-speed-control atau meter out control.

Gambar 3.2b ini juga menunjukkan pengaturan exhaust speed control tetapi untuk

kedua belah sisi silinder. Kecepatan torak dapat diatur berbeda antara kecepatan

maju dan mundur.

Gambar 3.2b



29

Contoh penerapan : Alat Penjepit

Demi keamanan pada alat penjepit dipasang flow control pada lintasan

buang,sehingga pada proses penjepitan rahang bergerak palan-pelan sampai

penjepitannya kuat.Cara pengaturan ini jtermasuk pengaturan aliran keluar atau

exhaust speed control. Perhatikan gambar 3.2c.

*

Gambar 3.2c



30

BAB 4. Sistem penginderaan pneumatik ( Pneumatic Sensor system )

Untuk mendeteksi apakah batang torak telah menyelesaikan gerakannya, sering kali

digunakan katup pneumatic yang mekanisme pengoperasiannya dilakukan secara

mekanis seperti plunyer atau tombol beroda ( roller-trip ). Dalam hal ini torak harus

melakukan kontak dengan peralatan pengindera ( sensor ) yaitu katup-katup. Dalam

beberapa pemakaian sistem ini memiliki kekurangan yang berarti antara lain :

a. Mungkin tidak dikehendaki atau tidak mungkin menempatkan katup sebagai

sensor di dekat batang torak atau pada mesin.

b. Pengoperasian katup sensor penggerak roller atau plunyer memerlukan

tenaga yang cukup besar.

Kekurangan-kekurangan tersebut dapat diatasi dengan cara sebagai berikut :

a. Sistem penginderaan kontak tapi dengan daya kecil ( Pengindera sentuh =

touch sensor)

b. Sistem penginderaan ( sensor ) tanpa kontak .

4.1. Macam-macam penginderaan Sentuh :

1). Pengontrolan Rangkaian Dengan Air-Bleed :

Rangkaian ini menggunakan katup peka tekanan atau pressure sensitive valve yang

dioperasikan menggunakan suatu diapragma. Diapragma dapat dioperasikan

dengan tekanan isyarat pemandu hanya 0,5 bar atau dengan sistem vacuum.

Perhatikan gambar 4.1a berikut.

Gambar 4.1a



31

Diagram rangkaian (sirkit ) Air-Bleed

Flow control dihubungkan dengan sambungan T .Salah satu selang ( pipa )

dihubungkan ke katup peka tekanan dan yang lain dihubungkan ke udara bebas (

bleeding ). Inilah sebabnya mengapa rangkaian ini disebut rangkaian “ air-bleed “.

Bila selang air-bleed ini tertutup maka tekanan udara di dalam selang akan

bertambah dan menjadi isyarat pemandu bagi katup peka tekanan sehingga

bekerjalah sirkit tersebut. Perhatikan diagram sirkit berikut.

Gambar 4.1b

Gambar 4.1c



32

Contoh Penerapan Sirkit Air-Bleed : Mesin Pengepres .

Mesin pengepres ini akan bekerja bila alat pengaman telah diturunkan dan menutup

air bleed. Dengan tertutupnya air bleed maka bekerjalah rangkaian tersebut.

2). Sistem Penyumbatan Pancaran Udara ( Air Bleed Jet Occlusion System )

Cara ini sebetulnya masih berhubungan dengan prinsip air-bleed yaitu sistem akan

bekerja bila pancaran udara keluar ditutup atau disumbat. Cara ini dapat untuk

mengindera atau mendeteksi obyek-obyek seperti :

• Adanya komponen di depan lubang pemancar.

• Posisi suatu mesin atau alat .

• Akhir gerakan torak

Alat pengindera ini terdiri atas lubang kecil untuk memancarkan udara.

Gambar 4.1d



33

Untuk keperluan sensor ini dibutuhkan suplai udara yang bertekanan rendah, bersih

dan tidak mengandung oli / minyak.

Berkut ini adalah bentuk diagram sirkit dari sistem penyubatan pancaran udara.

Contoh Penerapan : Kunci pintu kombinasi

Kunci kombinasi menggunakan sensor sentuh secara paralel sehingga untuk

membuka kunci semua sensor harus disentuh. Ini merupakan sistem logika “ AND

“.Kemudian udara isyarat pemandu masuk ke katup penguat ( amplifier valve )

untuk selanjutnya membuka kunci. Perhatikan diagram sirkit kunci kombinasi pada

gambar 4.2b berikut :

Gambar 4.2a

Gambar 4.2b



34

4.2. Macam-macam Penginderaan Tanpa Kontak

1). Pengindera Tekanan ( Otomatis )

Pengindera tekanan ini digunakan untuk mendeteksi kapan torak selesai melakukan

out-stroke atau in-stroke. Hal ini dilakukan dengan mengindera hilangnya tekanan

pada akhir langkah.

Dalam membuat rangkaian ini pemasangan selang pada katup peka tekanan dibuat

berbeda dari biasanya. Selang penyuplai udara kempa dihubungkan dengan lubang

3 (bukan 1) sedang lubang 1 ( bukan 3 ) berfungsi sebagai lubang buang. Apabila

torak telah mencapai akhir langkah maka tekanan akan turun sampai di bawah 0,5

bar sehingga suplai ke katup peka tekanan turun dan pegas pembalik akan

mengubah posisi katup yang menghubungkan suplai udara tekanan tinggi ke katup

pengarah 5/2 ( final control element ). Dengan demikian secara otomatis torak akan

kembali ke posisi mundur..

Perhatikan diagram sirkit berikut pada gambar 4.3 berikut.

Gambar 4.3



35

2). Pengindera Tekanan Pantul ( Reflex Sensor )

Sistem penginderaan tekanan otomatis seperti tersebut di atas memiliki beberapa

keterbatasan.

Untuk mengatasi hal tersebut digunakanlah sistem penginderaan tanpa kontak yang

tidak otomatis yang menggunakan pancaran angin yang salah satunya adalah

pengindera tekanan pantul. Suplai udara berasal dar tiga buah lubang kecil yang

memancar membentuk kerucut .Pancaran angin akan terhalang bila ada benda yang

berada dekat di depannya. Terjadilah kenaikan tekanan udara karena adanya

pantulan udara tersebut..Kenaikan tekanan udara tadi ditangkap oleh lubang

pengindera ( sensor ) dan isyarat bertekanan muncul dari lubang keluaran ( x ).

Selanjutnya isyarat ( signal ) tersebut dialirkan ke katup penguat untuk menjalankan

suplai udara bertekanan tinggi guna mengoperasikan system pneumatic.

Perhatikan gambar-gambar berikut...

Gambar 4.4a



36

Bentuk diagram sirkit dari sistem adalah sebagai berikut.

Contoh Penerapan : Mesin penghitung bungkusan pada ban jalan.

Gambar 4.4b

Gambar 4.4c



37

3). Sistem Pancaran Yang dapat diganggu (Interubti ble jet system )

Sistem sensor ( penginderaan ) dengan peralatan elektronik memiliki keterbatasan

a.l :

• Tidak tahan terhadap suhu yang terlalu panas atau terlalu dingin.

• Tidak tahan terhadap percepatan tinggi.

• Tidak tahan terhadap getaran atau kejutan

• Tidak tahan terhadap radiasi nuklir .

Peralatan sensor yang menggunakan udara ternyata dapat menembus atau

mengatasi keterbatasan tersebut.

Pemakaian sensor yang menggunakan udara a.l :

• Peluru-peluru kendali

• Roket dan pesawat ruang angkasa

• Pabrik pembuatan bahan peledak

• Pengolahan bahan bakar minyak

Sistem penginderaan dengan interubtible jet system adalah salah satu jenis system

penginderaan yang menggunakan udara dan udara bertekanan rendah.Sistem ini

terdiri atas sebuah pemancar atau emitter dan sebuah pengumpul atau

collector.Angin yang memancar melalui celah mengalir dan diterima oleh collector.Di

dalam collector terjadi peningkatan tekanan dan ini mengalir sebagai isyarat menuju

ke katup penguat sehingga katup berubah posisi menjadi “ on”. Bila ada sebuah

benda yang mengganggu melintasi celah ,isyarat tekanan pada collector akan hilang

sehingga katup penguat kembali menjadi “ off “.

Perhatikan gambar sirkit berikut

Gambar 4.5



38

4) . Pengindera celah lebar

Sistem ini serupa dengan system yang telah dibahas pada point c tetapi celah yang

ada lebih lebar dan benda penghalang diganti dengan pancaran

udara.Komponennya terdiri atas nosel emitter (pemancar ) dan nosel penerima (

receiver ). Pancaran udara dari emitter dan dari receiver saling bertabrakan

sehingga terjadi turbulen dan ini mengakibatkan isyarat udara pemandu yang

bertekanan kira-kira 0.5 kPa = 0,005 bar.yang keluar melalui keluaran ( x )

Isyarat tekanan udara pemandu ini akan diperkuat pada amplifier valve untuk dapat

mengoperasikan sirkit.

Receiver nozzle

Emitter nozzle

Gambar 4.6a



39

Berikut ini adalah diagram sirkit penggunaan sistem penginderaan celah lebar.

Gambar 4.6b

Sistem tersebut di atas juga disebut air barrier yang dapat digunakan untuk

penginderaan dengan celah sampai dengan selebar 300 mm. Sistem ini masih ada

gangguan yaitu bila ada ingin yang agak kuat hingga membelokkan arah pancaran

udara.

Sistem ini banyak sekali kegunaannya sebagai contoh adalah sebagai berikut:

Emitter dapat ditempatkan pada salah satu sisi ban berjalan,sementara reciever

ditempatkan pada sisi lainnya. Bungkusan-bungkusan besar yang lewat di

sepanjang ban berjalan akan menghalangi aliran udara dari emitter.Ini

menyebabkan alat pengindera mengeluarkan / menghentikan isyarat yang akan

mengoperasikan / mematikan katup penguat.

Selanjutnya ,katup penguat mengoperasikan sistem pneumatik yang digunakan

misalnya pada alat penghitung pneumatik.

Sistem sensor tanpa kontak ditempatkan atau posisinya memang harus dekat

dengan obyek yang disensor sehingga komponen ini juga disebut “ proximity-

sensing-device “.



40

BAB 5. Penyusunan Diagram Sirkuit Dengan Sistem Cascade

Sistem cacade ini digunakan untuk mengatasi adanya isyarat yang overlap pada

satu katup pengarah ( final control element ). Hal ini akan terjadi bila ,misalnya

dikehendaki gerakan seperti pada diagram fungsi berikut ini ( gambar 5.1)

Gerakan torak dikehendaki dengan urutan:

A+ , B+, B-, A- .

Bila dilihat pada diagram fungsi maka akan terlihat bahwa isyarat pada katup 1.2 dan 1.3 pada step 1 terjadi overlap.Demikian juga pada katup 2.2 dan 2.3 step ke 3 . Dengan adanya overlap yang pertama sirkit tidak akan dapat di start dan overlap kedua menyebabkan langkah mundur silinder tidak dapat terjadi.

Bila kita perhatikan pada diagram sirkit gambar 5.2, isyarat dari katup 1.4 ovverlap

dengan isyarat dari katup 1.3 ,sehingga katup 1.1 tidak berubah posisi.Oleh karena

itu isyarat dari katup 1.3 ini harus dihentikan (Cut-out ) agar posisi katup 1.1 dapat

berubah sehingga sirkit dapat bekerja.Demikian juga antara isyarat dari katup 2.2

dan 2.3,yang mana isyarat dari katup 2.3 juga harus dihentikan atau dialihkan

Untuk pengalihan atau pemutusan isyarat ini digunakan tambahan katup lagi yaitu

katup 4/2 DCV atau katup 5/2 DCV pemandu pneumatik,kemudian dibuat

kelompok-kelompok atau grup-grup isyarat dengan menggunakan bus-bar.

Kelompok 1 melyani isyarat untuk gerak torak maju misalnya dan kelompok 2 untuk

melayani gerak torak mundur.

Gambar 5.1



41

Gambar 5.3 menunjukkan pengelompokan isyarat yang menggunakan katup 5/2

DCV pemandu pneumatik.

Gambar 5.2

Gambar 5.3



42

Gambar 5.4 berikut ini menunjukkan diagram sirkuit yang disusun dengan sistem cascade.

Gambar 5.5 berikut ini menunjukkan suatu sirkit diagram yang disusun dengan

sistem cascade dengan menambahkan katup AND .Katup ini berfungsi untuk

mengontrol bahwa isyarat pada satu katup pemandu benar-benar selesai bertugas ,

baru isyarat yang lain bekerja pada katup pemandu yang lain pula. Pelajarilah cara

kerja sirkit ini dengan sebaik-baiknya.

Gambar 5.4



43

Gambar 5.5



44

5.1 Diagram Sirkuit Pneumatik Dengan Shift Register (pemindah saluran)

Yang dimaksud dengan shift register adalah alat pemindah saluran yaitu aliran

udara kempa disalurkan ke saluran tertentu sesuai dengan keperluan gerak aktuator

yang dikehendaki.

Mesin gergaji aluminium otomatis seperti gambar 5.6a di bawah ini bekerjanya

adalah sebagai berikut :

Benda kerja didorong sampai mentok ke stoper oleh silinder 1.0. Silinder 2.0

menjepit benda tersebut. Setelah pengekleman cukup kuat silinder 3.0

menggerakkan gergaji maju pelan-pelan dan teratur untuk gerakan pemakanan.

Benda kerja terpotong kemudian pisau gergaji mundur ke posisi semula. Penjepitan

dilepas dengan mundurnya silinder 2.0 dan benda kerja didorong keluar (ejected)

oleh silinder kerja tunggal 4.0. Demikian cara kerja mesin gergaji tersebut, untuk itu

perhatikan diagram pemindahan gambar 5.6b.berikut.

Gambar 5.6a

Gambar 5.6b



45

Bila sirkuit dikontrol (dikendalikan) dengan menggunakan idle return roller maka

urutan kerjanya seperti grafik berikut :

Bila pengaturan dengan sistem cascade, urutan kerjanya seperti grafik berikut :



46

Diagram sirkuit dengan pengendali idle return roller

Gambar 5.6c



47

Diagram sirkuit yang disusun dengan sistem cascade

Gambar 5.6d



48

Grafik urutan kerja dari sirkuit yang dikendalikan dengan sistem shift register, dengan susunan atau konfigurasi minimum.

Grafik urutan kerja dari sirkuit yang dikendalikan dengan sistem shift register, dengan susunann atau konfigurasi maksimum.

Sampai disini anda telah menyelesaikan bahasan tentang sirkuit pneumatik.

Selanjutnya : Kerjakanlah tugas-tugas pada lembar tugas anda .


Departemen Ketenagalistrikan Drs. Christian MA Mamesah, Dip.Ed M.Pd P4TK BMTI (TEDC) Bandung 49

1 12

2

1 3

Y1

2

1 3

Y2

+24V

0V

Y1 Y2

S1 S2

1 2

Tugas dan Latihan

Tugas 1

Rangkailah Sirkuit tersebut sesuai dengan diagram kemudian operasikan.

Tugas 2

Perhatikan diagram-diagram Sirkuit pneumatik di bawah ini kemudian selesaikan tugas-tugas berikut dengan baik.

• Sebutkan nama-nama komponent dalam diagram Sirkuit di bawah ini.

• Jelaskan cara kerja masing-masing Sirkuit

• Rangkailah Sirkuit tersebut sesuai dengan diagram kemudian operasikan



Tugas 3

Perhatikan diagram Sirkuit pneumatic di bawah ini kemudian selesaikan tugas berikut

• Sebutkan nama-nama komponen dan fungsi masing-masing !

• Baca dan jelaskan cara kerjanya !

• Buatlah displacement Step diagramnya.

• Buat rangkaian pada profile plate sesuai dengan diagram Sirkuit kemudian Operasikan Sirkuit tersebut!

Tugas 4

Sirkuit otomatis yang dilukiskan dalam diagram Sirkuit di bawah ini menggunakan timer atau time delay valve. Perhatikan dan selesaikan tugas-tugas berikut !

• Sebutkan nama-nama component dan fungsinya

• Jelaskan cara kerjanya !

• Buatlah displacement step diagram.

• Buatlah rangkaian pada profile

plate dan operasikan Sirkuit tersebut !



Tugas 5

Suatu alat pendorong ( allocating device ) mensuplai aluminium bakalan katup ke

tempat pemesinan. Dengan mengoperasikan push-button ,batang torak dari

silinder kerja tunggal bergerak maju.Begitu push button dilepas batang torak

kembali mundur.Perhatikan gambar berikut kemudian selesaikan tugas –tugas di

bawah ini !

• Buatlah displacement step diagram !

• Selesaikan diagram Sirkuit berikut ini !

• Konstruksikanlah Sirkuit tersebut sesuai dengan diagram Sirkuit ! ( Pada profile flate)

• Operasikan Sirkuit tersebut dan perhatikan apakah cara kerjanya telah sesuai dengan fungsi yang diharapkan

• Baca dan catatlah penunjukan tekanan pada pressure gauge pada step 1 dan step 2 .



Tugas 6

Mesin tekuk pelat dioperasikan oleh sistem pneumatik dengan silinder kerja

ganda. Untuk mengoperasikan digunakan dua buah pushbutton yang harus

dioperasikan bersama-sama dan untuk mempercepat gerak maju dipasanglah

sebuah quick exhoust valve.Gerakan maju inilah yang melakukan proses

penekukan.Ketika kedua pushbutton dilepas maka silinder ( piston ) bergerak

mundur secara perlahan-lahan.

Perhatikanlah uraian di atas dan diagram/gambar di bawah ini kemudian

selesaikan tugas-tugas berikut !

• Buatlah displacement step diagram !

• Selesaikan diagram Sirkuit berikut !

• Susun/instal Sirkuit pneumatik sesuai dengan diagram Sirkuit

• Operasikan Sirkuit dengan yang dikehendaki tersebut serta analisis apakah cara

kerjanya telah sesuai



Tugas 7

Diagram sirkuit di bawah ini menunjukkan sirkuit dengan penunda waktu. Perhatikan diagram tersebut kemudian kerjakanlah tugas berikut !

• Sebutkan nama-nama komponen yang ada pada sirkuit.

• Jelaskan cara kerjanya

• Rakitlah sirkuit berdasarkan diagram.

• Operasikan sirkuit tersebut.

Tugas 8

Diagram sirkuit di bawah ini menunjukkan sirkuit dengan penunda waktu.

Perhatikan diagram tersebut kemudian kerjakanlah tugas berikut !

• Sebutkan nama-nama komponen yang ada pada sirkuit.

• Jelaskan cara kerjanya

• Rakitlah sirkuit berdasarkan diagram.

• Operasikan sirkuit tersebut.



Tugas 9

Diagram sirkit di bawah ini diagram sirkit untuk mengendalikan dua silinder pneumatic yang diharapkan bergerak secara berangkai. Perhatikan diagram tersebut dan kerjakan tugas-tugas berikut !

• Sebutkan nama-nama komponen yang ada pada diagram sirkit tersebut !

• Buatlah displacement step diagram

• Jelaskan cara kerjanya.

• Buatlah rangkaian ( sirkit ) tersebut pada profile plate kemudian operasikan sirkit tersebut .



Tugas 10

Diagram sirkit pneumatic berikut ini adalah sirkit pengontrolan gerak berangkai yang bekerja secara otomatis. Perhatikan dengan baik kemudian kerjakan tugas berikut !

• Jelaskan cara keja sirkit dengan pertolongan diagram

• Buat diagram step pemindahan.

• Buat rangkaian pada profile plate kemudian operasikan



+

Tugas 11

Berikut ini adalah penyusunan diagram sirkuit pneumatic dengan sistem Cascade untuk pengontrolan gerak berangkai dua silinder. Perhatikan dan kemudian selesaikan tugas-tugas berikut.

• Jelaskan cara kerja sirkit tersebut.

• Buatlah displacement step diagramnya.

• Rakitlah komponen-komponen yang ditunjukkan pada diagram kemudian operasikan

• Coba analisis apa yang akan terjadi bila katup 2.2 dan 2.3 dipertukarkan tempatnya.



-

Tugas 12

Diagram berikut ini juga untuk mengontrol gerakan berangkai dua silinder menggunakan katup logic “AND “.Perhatikan diagram berikut !

• Jelaskan cara kerja sirkit di bawah ini.

• Apa fungsi katup logic “ AND “

• Bila katup AND 2.5 dilepas ,bagaimana cara sambungan konduktirnya dan apa yang terjadi .



Tugas 13

Gambar di bawah ini adalah gambar mesin shot-blasting untuk benda cor. Benda

kerja diletakkan pada pemegang (fixture) dan diklem oleh silinder 1,0. Silinder 2.0

membuka katup nosel shot-blast untuk menyemprot benda kerja. Setelah selesai

menyemprot, silinder 2.0 menutup nosel dan silinder 3.0 memindah nosel ke

tempat benda kerja yang ke dua kemudian silinder 2.0 membuka kembali katup

nosel dan menyemprot lagi. Setelah selesai, silinder 2.0 menutup nosel, silinder

3.0 mengembalikan ke posisi semula dan silinder 1.0 melepas benda kerja.(Lihat

diagram tahap pemindahan)

Perhatikan uraian tersebut di atas, kemudian kerjakanlah tugas berikut :

• Buatlah diagram sirkuit pneumatik dengan sistem cascade.



• Buat diagram sirkuit pneumatik dengan shift register.

• Coba bandingkan (analisis perbandingan) mana yang lebih menguntungkan di antara kedua cara tersebut.



DAFTAR PUSTAKA

Buku Teks Sistem Belajar Otomasi, Elektropneumatik, Festo Didactic GmbH and Co, Dekendorf 2000. Drs.Sisjono,BE, Sirkuit Pneumatik, Pusat Pengembangan Dan Penataran GuruTeknologi, Bandung 2005. Indonesia Australia Partnership for Skills Development,Repair Faults in Elektro-Pneumatik Systems, Batam Institutional Development Project. Workbook Basic Level, Electropneumatics, Festo Didactic GmbH and Co, Dekendorf 1998.

Desain Sistem Kontrol Elektropneumatik Edit

Documents

Transcript of Desain Sistem Kontrol Elektropneumatik Edit