Modul Aktuator Pneumatik

download Modul Aktuator Pneumatik

of 29

Transcript of Modul Aktuator Pneumatik

  • 41

    BAB IV

    PNEUMATIK DAN ELEKTRO-PNEUMATIK

    4.1 Pneumatik

    4.1.1 Pendahuluan

    Udara merupakan sumber daya alam dan sangat mudah didapatkan sehingga pada realisasi

    dan aplikasi teknik sekarang ini udara banyak digunakan sebagai penggerak untuk mengontrol

    peralatan dan komponen-komponennya yang kita kenal sekarang ini dengan PNEUMATIK.

    Pneumatik berasal dari kata Yunani: pneuma = udara. Jadi pneumatik adalah ilmu yang berkaitan

    dengan gerakan maupun kondisi yang berkaitan dengan udara.

    Perangkat pneumatik bekerja dengan memanfaatkan udara yang dimampatkan (compressed

    air). Dalam hal ini udara yang dimampatkan akan didistribusikan kepada sistem yang ada

    sehingga kapasitas sistem terpenuhi. Untuk memenuhi kebutuhan udara yang dimampatkan kita

    memerlukan Compressor (pembangkit udara bertekanan). Debit yang diukur adalah m3/menit.

    Tekanan udara yang dibutuhkan pada alat pengontrol pneumatik seperti silinder, katup serta

    peralatan lainnya adalah 6 bar, supaya efektif dan efisien dalam penggunaannya (range alat 310

    bar). Dan untuk memelihara keawetan peralatan haruslah diperoleh udara kering, yaitu agar tidak

    terjadi korosi pada pipa saluran udara, pelumasan yang ada tidak terbawa uap air, tidak terjadi

    kontaminasi bila udara mampat langsung kontak dengan produk yang sensitif seperti cat dan

    makanan.

    Pneumatik dewasa ini memegang peranan penting dalam pengembangan dan teknologi

    otomatisasi, di samping hidraulik dan elektronik/elektrik. Sebelum 1950, pneumatik banyak

    dipakai sebagai media kerja dalam bentuk energi tersimpan. Tapi setelah 1950 dipakai dan

    dikembangkan sebagai elemen kerja.

  • 42

    4.1.1.1 Katup (valve)

    1. Katup pengarah (Directional Control Valve), terdiri dari 2 jenis katup:

    a. Katup poppet, yang bekerja dengan cara melepas dan menempelkan bola/piringan

    terhadap dudukannya yang terpasang seal yang bersifat elastis namun kuat. Gaya untuk

    menggerakkan katup poppet relatif besar karena harus melawan gaya pegas pada saat

    posisi kerja.

    b. Katup geser (slide valve), yang bekerja dengan menggeser silinder atau piringan.

    2. Katup searah (Non return valve), yang jenisnya antara lain:

    a. Check valves: hanya mempunyai 1 inlet dan 1 outlet, dapat menutup aliran pada satu

    arah aliran. Pada arah lainnya katup ini dengan bebas dapat mengalirkan aliran udara

    dengan tekanan rendah.

    b. Two pressure valve: mempunyai 2 inlet dan 1 outlet. Udara mampat mengalir melalui

    katup ini bila sinyal udara terdapat pada kedua sambungan inlet. (= Logic AND

    function)

    c. Shuttle valve: (= Logic OR function) Udara mampat dapat mengalir dari salah satu atau

    kedua saluran inlet menuju outlet.

    d. Quick exhaust valve: berfungsi sebagai penambah kecepatan silinder. Dengan ini

    memungkinkan waktu yang diperlukan untuk langkah kerja silinder terutama untuk single

    act cylinder lebih singkat lagi.

    3. Katup pengatur aliran (Flow control valve), berfungsi mengatur aliran udara secara

    volumetrik.

    a. Bi-directional flow control valve, mengatur udara ke dua arah.

    b. One way flow control valve, mengalirkan udara ke satu arah untuk mengatur kecepatan

    aktuator.

    4. Katup pengatur tekanan (pressure valve), fungsinya mengatur besarnya tekanan udara yang

    diperlukan.

  • 43

    a. Pressure regulating valve, berfungsi mengatur tekanan udara konstan yang dibutuhkan.

    Tekanan input harus lebih besar dibandingkan dengan output.

    b. Pressure limiting valve, biasanya dipakai sebagai katup pengamanan: untuk menjaga

    tekanan maksimum yang diinginkan tidak akan terlewati. Bila tekanan maksimum pada

    inlet sudah tercapai maka outlet akan membuka dan tekanan udara yang berlebihan akan

    dikeluarkan ke udara bebas.

    c. Katup berangkai (sequence valve), fungsinya juga untuk membatasi tekanan. Biasanya

    dipakai pada kontrol pneumatik bila tekanan udara yang spesifik dibutuhkan untuk

    menjalankan operasi/sistem.

    5. Combinational valve.

    Beberapa katup yang fungsinya berbeda dapat digabungkan menjadi satu badan dan disebut

    katup kombinasi. Jenisnya antara lain:

    a. Time delay valve

    b. Air control valve

    c. 5/4 way valve: yang terdiri dari empat katup 2/2

    d. Air operated 8 ways valve: terdiri dari 2 katup 4/2

    e. Impulse generator: multi vibrator cycles

    f. Vacuum generator with ejector

    g. Steppler modules: untuk sequential control teste.

    h. Command memory module: untuk start-up dengan signal input conditions.

    4.1.1.2 Actuator dan Output

    Actuator adalah bagian terakhir dari output suatu sistem kontrol pneumatik. Output biasanya

    digunakan untuk mengidentifikasi suatu sistem kontrol ataupun aktuator. Pada pneumatik, jenis

    aktuator ada bermacam-macam, diantaranya:

    a. Aktuator gerakan linier:

    - Single acting cylinder (silinder aksi tunggal)

  • 44

    - Double acting cylinder (silinder aksi ganda)

    b. Aktuator gerakan berputar:

    - Motor yang digerakkan oleh udara. Motor pneumatik adalah suatu peralatan pneumatik

    yang menghasilkan gerakan putar yang sudut putarnya tidak terbatas bila terhadap

    peralatan ini dialiri udara yang dimampatkan. Ada 4 jenis motor pneumatik, yaitu piston

    motors, sliding vane motors, gear motors, turbin.

    - Aktuator yang berputar/gerakan putar.

    4.1.1.3 Indicator

    Indicator optik secara visual bisa mewakili status dari sistim pneumatik dan membantu diagnosa.

    Beberapa semboyan secara visual:

    - indicator optik dengan warna tunggal ataupun majemuk

    - indicator optik dengan pena, untuk display dan sensor sentuh

    - counter

    - penunjukkan resistansi

    - timer

    Dengan menggunakan warna, indicator optik mewakili fungsi pada jaringan kerjanya. Di bawah

    ini tabel arti dari warna-warna indicator optik.

    Warna Arti Catatan

    Merah Bahaya Status mesin dalam situasi membutuhpertolongan/bantuan dengan segera.Tidak boleh masuk.

    Kuning Perhatian Pengertian atau minta perhatianHijau Aman Operasi normalBiru Info khususPutih/BeningInfo umum

  • 45

    4.1.2 Aplikasi Pneumatik Dan Karakteristik Elemen Pneumatik

    Sejalan dengan pengenalan terhadap sistem keseluruhan pada pneumatik, secara individu elemen

    pneumatik pun mengalami perkembangan pesat, misalnya dalam pemilihan bahan/material,

    manufaktur dan proses disain.

    Contohnya silinder pneumatik memegang peranan penting sebagai elemen kerja, dimana silinder

    ini murah harganya, mudah pemasangannya, sederhana dan kuat konstruksinya serta tersedia

    dalam berbagai ukuran dan panjang langkah. Adapun silinder pneumatik ini mempunyai

    karakteristik sbb:

    Diameter 6 320 mm

    Panjang langkah 1 2000 mm

    Gaya 2 50.000 N

    Kecepatan piston 0,02 1 m/s

    Gerak lurus, melingkar, putar

    Penggunaan silinder dan elemen pneumatik yang lain dapat sbb:

    - pengekleman - pengangkat - penepat - pengukur

    - pencari orientasi - pengepak - pengatur gerakan - pengendali

    - pemutar, dsb

    Pada permesinan dapat dipakai sebagai pengoperasian pada:

    - mesin bor - mesin milling - mesin bubut

    - mesin gergaji - mesin pembentuk - quality control

    Pengembangan produk dalam pneumatik bisa dibagi dalam: aktuator, sensor, prosesor, sistem

    kontrol dan perlengkapan.

  • 46

    4.1.3 Struktur Dan Komponen Sistem Pneumatik

    Di bawah ini diperlihatkan jaringan kontrol untuk sinyal aliran yang dipakai sebagai output ke

    sistem kerja.

    Elemen-elemen tersebut pada penggunaan dalam pneumatik

    biasanya mempergunakan simbol yang menunjukkan fungsinya.

    Simbol-simbol itu bisa dikombinasikan/dirangkai untuk

    menghasilkan solusi pada diagram jaringan kerja. Diagram kerja

    harus digambarkan susunannya seperti struktur di bawah ini.

    Katup penentu arah dapat mempunyai fungsi sebagai pengontrol

    sensor, prosesor atau aktuator. Apabila katup penentu arah

    dipergunakan untuk mengontrol gerakan sebuah silinder maka

    katup ini berfungsi sebagai pengontrol aktuator. Apabila dipakai mengolah sinyal maka katup ini

    berfungsi sebagai prosesor. Bagitu pula bila dipakai sebagai peraba sebuah gerakan maka

    berfungsi sebagai sensor.

    PROCESSINGELEMENTSProcessor signals

    INPUT ELEMENTSInput signals

    ENERGY SUPPLYSource

    ACTUATING DEVICESOutputs

    ACTUATING DEVICESControl signals

    ACTUATORSPneumatic cylindersRotary actuatorsIndicators

    CONTROL ELEMENTSDirectional control valves

    PROCESSORDirectional control valvesLogic elementsPressure control valves

    SENSORSDirectional control valvesLimit switchesPushbuttonsProximity sensors

    ENERGY SUPPLYCompressorReceiverPressure regulatorAir service equipment

    PROCESSING ELEMENTS

    processor signals

    INPUT ELEMENTS

    Input signals

    ENERGY SUPPLY

    Source

    ACTUATING DEVICES

    outputs

    Final control element

  • 47

    4.1.4 Simbol-Simbol Dan Standard Pada Pneumatik

    Pengembangan sistem pneumatik dibantu oleh metoda penunjukkan elemen dan jaringan kerja.

    Simbol digunakan untuk masing-masing indicator elemen yang mempunyai karakteristik sbb:

    - Fungsi - Metoda aktuasi - Jumlah sambungan

    - Jumlah - Prinsip kerja - Penunjukkan arah jaringan

    Tapi simbol-simbol tidak bisa menunjukkan karakter seperti:

    - Ukuran dari sebuah komponen

    - Bagian Manufaktur, metoda konstruksi ataupun harga

    - Orientasi dan sambungan komponen

    - Detail fisik

    Simbol-simbol pneumatik yang digunakan berdasarkan DIN (Deutche Institut fur Normung) No.

    1219 dan sudah dijadikan ISO dengan nomor yang sama.

    1. Simbol yang digunakan untuk konversi energi dan preparasi

    Supply

    Compressor Fixed capacity

    Air receiver and Tjunction

    Service equipment

    Filter Separation and filtration ofparticles

    Water separator Partial water removal

    Lubricator Metered quantities of oilpassed to the air stream

    Pressure regulator Relieving type vent holefor excess upstreampressure adjustable

    Combined symbols

    Air service unit Filter, regulator, gauge,lubricator

  • 48

    Simplified air service unit

    Pressure source

    2. Simbol katup penentu arah (simbol penyeimbangan)

    Pergantian posisi katup digambarkan dalamkotak bujursangkar (square)

    Jumlah kotak menunjukkan banyaknyapergantian posisi yang dimiliki katup

    Garis-garis menunjukkan adanya aliran,panah menandakan arah aliran

    Posisi tertutup dijelaskan di dalam kotakdengan memberikan garis menyilang tegaklurus (seperti huruf T)Sambungan (inlet dan outlet) digambarkanoleh garis-garis di luar kotak dandigambarkan menurut posisi awal katup

    3. Simbol katup pengatur arah, sambungan port dan posisi

    2 / 2 Way directional control valve

    3 / 2 Way directional control valveNormally closed

    3 / 2 Way directional control valveNormally open

    4 / 2 Way directional control valve

    5 / 2 Way directional control valve

    5 / 3 Way directional control valveMid position closed

    Jumlah port

    Jumlah posisi

    2(A)

    1(P)

    2(A)

    1(P) 3(R)

    2(A)

    1(P) 3(R)

    2(B)

    1(P) 3(R)

    4(A)

    2(B)

    1(P)

    4(A)

    5(R) 3(S)

    4(A) 2(B)

    1(P)5(R) 3(s)

  • 49

    4. Simbol/Metoda Aktuasi

    Mechanical

    General manual operation

    Pushbutton

    Lever operated

    Detent lever operated

    Foot pedal

    Spring return

    Spring centered

    Roller operated

    Idle return, roller

    Pneumatic

    Direct pneumatic actuation

    Indirect pneumatic actuation(piloted)Pressure release

    Electrical

    Single solenoid operation

    Double solenoid operation

    Combined

    Double solenoid and pilot operationwith manual over-ride

    5. Contoh penggambaran katup penentu arah beserta sinyal/kontrolnya

    2(A)

    12(Z)

    3(R)1(P)

    2(A)

    1(P) 3(R)

    12(Z) 10(Y)

    2(B)4(A)

    14(Z)

    91(Pz) 5(R)

    1(P)

    3(S)

    2(B)4(A)

    5(R)

    1(P)

    3(S)

    14(Z) 12(Y)

  • 410

    6. Simbol katup searah

    Check valveSpring loaded check valve

    Shuttle valve: OR function

    Two pressure valve: ANDfunction

    Quick exhaust valve

    7. Simbol Katup pengatur aliran

    Flow control valve adjustable

    Oneway flow control valve

    8. Simbol katup pengatur tekanan

    Adjustable pressure regulatingvalve, non-relieving type

    Adjustable pressure regulatingvalve, relieving type (overloads arevented)

    Sequence valve external source

    Sequence valve in-line

    Sequence valve combination

    9. Simbol aktuator linier

    Single acting cylinder

    Double acting cylinder

    Double acting cylinder with doubleended piston rod

  • 411

    Double acting cylinder with non-adjustable cushioning in onedirection

    Double acting cylinder with singleadjustable cushioning

    Double acting cylinder withadjustable cushioning at both ends

    10. Simbol aktuator berputar

    Air motor, rotation in one direction,fixed capacity

    Air motor, rotation in one direction,variable capacity

    Air motor, rotation in bothdirections, variable capacity

    Rotary actuator, limited travel,rotation in both directions

    11. Simbol pembantu

    Exhaust port

    Exhaust port with treadedconnectionSilencer

    Line connection (fixed)

    Crossing lines (not connected)

    Pressure gauge

    Visual indicator

  • 412

    4.2 Elektro-Penumatik

    4.2.1 Pendahuluan

    Elektropneumatik merupakan pengembangan dari pneumatik, dimana prinsip kerjanya

    memilih energi pneumatik sebagai media kerja (tenaga penggerak) sedangkan media kontrolnya

    mempergunakan sinyal elektrik ataupun elektronik.

    Sinyal elektrik dialirkan ke kumparan yang terpasang pada katup pneumatik dengan

    mengaktifkan sakelar, sensor ataupun sakelar pembatas yang berfungsi sebagai penyambung

    ataupun pemutus sinyal. Sinyal yang dikirimkan ke kumparan tadi akan menghasilkan medan

    elektromagnit dan akan mengaktifkan/mengaktuasikan katup pengatur arah sebagai elemen akhir

    pada rangkaian kerja pneumatik.

    Sedangkan media kerja pneumatik akan mengaktifkan atau menggerakkan elemen kerja

    pneumatik seperti motor-pneumatik atau silinder yang akan menjalankan sistem.

    4.2.2 Elemen utama Elektro-pneumatik

    Bila energi listrik tersedia dan akan dipakai maka perlu diproses dan didistribusikan oleh

    komponen utama. Untuk mempermudah penunjukkannya maka komponen itu digambarkan dalam

    bentuk simbol pada diagram rangkaiannya.

    4.2.2.1 Sinyal Masukan Listrik (Electrical Signal Input)

    Sinyal listrik pada teknik kontrol elektro-pneumatik diperlukan dan diproses tergantung pada

    gerakan langkah kerja elemen kerja. Sinyal listrik ini didapatkan bisa dengan cara mengaktifkan

    sakelar atau bisa juga dengan mengaktikan sensor, misalkan sensor mekanik ataupun elektronik.

    Sinyal masukan listrik kerjanya tergantung kepada fungsi sinyal itu. Ada yang disebut

    Normally open (NO, pada kondisi tidak aktif sambungan tidak tersambung), Normally

    closed (NC, kondisi tidak aktif sambungan tersambung) dan Change Over (tersambung

    bergantian, kombinasi dari NO dan NC).

  • 413

    4.2.2.1.1 Sakelar tekan, dioperasikan manual

    Sakelar tekan biasa

    Elemen sinyal masukan diperlukan untuk memungkinkan sebuah sistem kontrol dinyalakan.

    Yang paling umum dipakai adalah sakelar tekan (Push-button switch). Disebut sakelar tekan

    karena untuk mengalirkan sinyal, mengaktuasikannya dengan menekan tombol atau sakelar.

    Simbol yang digunakan:

    Sakelar tekan manual secara umum untuk kontak

    NO (General Push-button switch, NO)

    Sakelar tekan manual, diaktifkan dengan cara

    ditekan untuk kontak NO

    Saklear tekan manual, diaktifkan dengan cara

    ditekan untuk kontak NC

    Sakelar tekan mengunci (Latching Push-button switches)

    Sakelar ini diaktuasikan/diaktifkan dengan tombol yang mengunci. Adapun menguncinya

    sakelar ini disebabkan kerja mekanik. Untuk mengembalikan ke posisi semula (posisi tidak aktif)

    maka sakelar ini harus ditekan lagi.

    Penunjukkan sistem ini berdasarkan standardisasi Jerman, diatur dengan nomor DIN 43 065.

    Penunjukkan aktuasi: I tanda mengaktifkan, O tanda untuk mengembalikan ke posisi sebelum

    bekerja. Posisi penempatan sakelar:

    a). Berjajar ke pinggir: pada posisi ini perlu diperhatikan bahwa tanda untuk mengaktifkan

    disimpan disebelah kanan.

    b). Berjajar ke bawah: pada posisi ini tanda untuk mengkatifkan berada pada posisi atas.

    Contoh sakelar tekan mengunci:

  • 414

    Simbol-simbol yang digunakan:

    Sakelar mengunci manual, diaktifkan dengan

    cara ditekan untuk kontak NO

    Sakelar mengunci manual, diaktifkan dengan

    cara ditarik untuk kontak NC

    Sakelar mengunci manual, diaktifkan dengan

    cara diputar untuk kontak NO

    4.2.2.1.2 Sakelar Pembatas (Limit Switches)

    Mekanik Tipe Sentuh (Mechanical Limit Switches Contacting Type)

    Sakelar pembatas ini dipakai sebagai indikasi dalam kontrol otomasi yang menyatakan

    bahwa posisi ini merupakan posisi akhir baik itu untuk mesin ataupun untuk silinder. Biasanya

    sistem kontak yang dipakai adalah sistem tersambung bergantian (Change over). Sakelar

    pembatas ini akan bekerja bila tuas sakelar tertekan. Contoh konstruksi dan simbol sakelar

    pembatas mekanik:

    Tipe Tidak Sentuh (Non-Contacting Proximity Limit Switch)

    Sakelar pembatas tipe ini biasanya dipakai bila sakelar pembatas mekanik tidak dapat

    digunakan. Macam sakelar pembatas tipe ini antara lain:

    a. Sakelar Pembatas (sensor) Buluh

    Penggunaan sakelar ini biasanya dikarenakan keadaan sekitar yang tidak memungkinkan

    dipasangnya sakelar mekanik, misalnya karena banyaknya debu, pasir ataupun lembab.

    Sakelar ini diaktuasikan/diaktifkan dengan magnet yang terpasang pada silinder. Dengan

  • 415

    adanya magnet maka buluh kawat akan tersambung atau terputus bila magnet itu mendekati

    atau menjauhi buluh kawat tersebut.

    b. Sakelar Pembatas Induktif

    Digunakan bila sakelar pembatas mekanik ataupun buluh tidak dapat digunakan. Biasa

    dipakai untuk sensor penghitung benda kerja yang terbuat dari logam, pada suatu mesin atau

    ban berjalan. Sakelar pembatas ini hanya akan beraksi atau terpakai untuk logam.

    Sakelar pembatas atau sensor ini biasanya terdiri dari oscillator, pemicu tegangan dan

    penguat. Biasanya ada dua macam, yaitu yang dialiri arus bolak-balik dan arus searah, tapi

    keduanya mempunyai tegangan operasi antara 1030 volts.

    c. Sakelar Pembatas Kapasitif

    Sensor kapasitif ini mempunyai respons terhadap segala material, metal maupun non-metal.

    Tapi sensor ini terpengaruhi oleh adanya perubahan-perubahan yang diakibatkan keadaan

    sekelilingnya, misalnya dengan debu logam.

    d. Sakelar Pembatas Optik

    Sensor ini memberi respons pada semua benda kerja. Sinyal masukannya berupa sinar.

    4.2.2.2 Pengolah Sinyal Listrik

    4.2.2.2.1 Relay

    Relay adalah komponen untuk penyambung saluran dan pengontrol sinyal, yang kebutuhan

    energinya relatif kecil. Relay ini biasanya difungsikan dengan elektromagnet yang dihasilkan dari

    kumparan. Pada awalnya relay ini digunakan pada peralatan telekomunikasi yang berfungsi

    sebagai penguat sinyal. Tapi sekarang sudah umum didapatkan pada perangkat kontrol, baik

    pada permesinan ataupun yang lainnya.

    Pemilihan relay yang sesuai kebutuhan harus memenuhi beberapa kriteria, antara lain:

    - Perawatan yang minim

    - Kemampuan menyambungkan beberapa saluran secara independent

  • 416

    - Mudah adaptasi dengan tegangan operasi dan tegangan tinggi

    - Kecepatan operasi tinggi, misalnya waktu yang diperlukan untuk menyambungkan saluran

    singkat.

    Cara kerja relay:

    Apabila pada lilitan dialiri arus listrik maka arus listrik tadi akan mengalir melalui lilitan

    kawat dan akan timbul medan magnet yang mengakibatkan pelat yang ada di dekat kumparan

    akan tertarik ataupun terdorong sehingga saluran dapat tersambung ataupun terputus. Hal ini

    tergantung apakah sambungannya NO atau NC. Bila tidak ada arus listrik maka pelat tadi akan

    kembali ke posisi semula karena ditarik dengan pegas.

    Simbol Relay:

    Relay Normally Open

    Relay Normally Closed

    Kombinasi NO & NC

    Penunjukkan angka pada relay mempunyai arti sebagai berikut:

    Angka yang pertama menunjukkan contactor yang keberapa sedangkan angka yang kedua

    selalu bernomor untuk relay NO dan untuk relay yang NC.

    Keuntungan dan kerugian penggunaan Relay:

    Keuntungan:

    - Mudah mengadaptasi bermacam-macam tegangan operasi

    - Tidak mudah terganggu dengan adanya perubahan temperature disekitarnya, karena relay

    masih bisa bekerja pada temperature 233 K (-40o C) sampai 353 K (80o C)

    - Mempunyai tahanan yang cukup tinggi pada kondisi tidak kontak

    - Memungkinkan untuk menyambungkan beberapa saluran secara independent

    K1

    A1

    A2

    13

    14

    23

    24

    33

    34

    43

    44

    K1

    A1

    A2

    11 21 31 41

    12 22 32 42

    K1

    A1

    A2

    13

    14

    23

    24

    31 41

    32 42

  • 417

    - Adanya isolasi logam antara rangkaian kontrol dan rangkaian utama

    Oleh karena keuntungan-keuntungan di atas maka penggunaan relay sampai saat ini masih

    dipertahankan.

    Kerugian:

    - Khususnya untuk NO, bila akan diaktifkan timbul percikan api

    - Memerlukan tempat yang cukup besar

    - Bila diaktifkan, berbunyi

    - Kontaktor bisa terpengaruh dengan adanya debu

    - Kecepatan menyambung atau memutus saluran terbatas.

    4.2.2.2.2 Solenoid

    Di lapangan kita bisa menemukan solenoid dengan arus searah (DC) ataupun arus bolak

    balik (AC). Sedangkan yang sering digunakan pada Electro-pneumatik adalah Solenoid DC.

    Solenoid DC secara konstruktif selalu mempunyai inti yang pejal dan terbuat dari besi lunak.

    Dengan demikian mempunyai bentuk yang simple dan kokoh. Selain itu maksudnya agar

    diperoleh konduktansi optimum pada medan magnet. Bila ada kelonggaran udara, tidak akan

    mengakibatkan kenaikan temperature operasi, karena temperature 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 tegangan induksi yang besarnya bisa beberapa kali lipat dibandingkan

    dengan tegangan yang ada pada kumparan. Tegangan induksi ini dapat mengakibatkan rusaknya

    isolasi pada gulungan koil, selanjutnya bila hal ini terjadi terus akan terjadi percikan api. Untuk

    mengatasi hal ini maka harus dibuat rangkaian yang meredam percikan api, misalnya dengan

    memasang tahanan yang dihubungkan secara paralel dengan induktansi. Sehingga bila terjadi

  • 418

    pemutusan arus listrik, energi akan tersimpan dalam bentuk medan magnet dan dapat hilang

    lewat tahanan yang dipasang tadi.

    Keuntungan Solenoid DC Kerugian Solenoid DC

    - Mudah pengoperasiannya

    - Usianya lama

    - Bunyi yang dihasilkan lemah

    - Tenaga untuk mengoperasikan kecil

    - Perlu peredam percikan api

    - Terjadi tegangan tinggi saat pemutusan

    arus

    - Waktu sambung lama

    - Perlu adaptor bila yang dipakai tegangan

    AC

    - Bagian yang kontak cepat aus

    4.2.2.2.3 Relay yang dipolarisasi (Polarized Relay)

    Pada prakteknya relay ini digunakan bila energi yang diperbolehkan untuk dipakai sangat

    kecil. Adapun energi listrik yang diperlukan yaitu sekitar 0,1 0,5 mW. Metoda operasinya ada

    beberapa macam, diantaranya:

    a. Posisi normal tertentu

    Posisi sambungan relay ini akan tetap pada posisi yang sama, baik itu sebelum ataupun

    sesudah diaktifkan. Bila energi listrik dialirkan maka medan magnet yang terjadi

    diintensifkan oleh medan magnet permanen. Begitu pula bila arus dialirkan hanya sebentar

    saja maka posisi kontak akan kembali ke tempat semula begitu arus diputuskan.

    b. Posisi normal pada kedua sisinya

    Posisi sambungan yang aktif tidak tetap, tergantung dari posisi terakhir disambungkan. Relay

    ini bekerja bila arus listrik disalurkan, maka sambungan kontaknya akan berpindah ke

    sambungan yang lainnya. Selanjutnya bila arus listrik diputus maka posisi sambungan yang

    menyambung adalah posisi akhir setelah diaktifkan.

    c. Posisi normal ditengah

    Apabila relay ini tidak diaktifkan maka tidak ada satu saluran pun yang menyambung karena

    posisi lengan kontak ada di tengah-tengah. Apabila arus listrik disalurkan maka posisi kontak

  • 419

    akan ditentukan oleh arah arus yang disambungkan. Dan bila arus diputus, posisi lengan

    kembali ke tengah.

    4.2.2.2.4 Relay Mengunci (Latching relays)

    Latching relay adalah relay yang dikontrol dengan electromagnetic, dimana relay ini akan

    tetap berada pada posisi setelah diaktifkan walaupun sumber energi sudah diputuskan, seolah-

    olah terkunci pada posisi akhir. Sistem pengunci biasanya dengan mempergunakan kerja

    mekanik. Penggunaan relay ini biasanya untuk jaringan listrik di rumah tinggal.

    4.2.2.2.5 Remnant Relay

    Relay ini disainnya khusus, maksudnya adalah bila relay ini diaktifkan maka akan terjadi

    elektromagnet. Elektromagnet ini akan tinggal dan tetap ada walaupun sumber energinya telah

    dihilangkan. Atau dengan kata lain relay ini dikunci pada posisi akhir. Untuk menyalakan relay

    ini maka arus yang dipakai adalah arus positif, sedangkan untuk mematikannya mempergunakan

    arus negatif.

    4.2.2.2.6 Relay Tunda Waktu

    Berfungsi untuk menyambung kontaktor NO atau memutus kontaktor NC, di mana hubungan

    kontaktor diputuskan ataupun disambungkan tidak langsung seketika pada saat relay diaktifkan,

    melainkan perlu waktu. Waktu yang diperlukan untuk memutuskan ataupun menyambungkannya

    bisa diatur.

    Ada dua jenis relay tunda waktu, yaitu relay tunda waktu hidup (time delay switch on) dan

    relay tunda waktu mati (time delay switch off).

  • 420

    Time Delay Switch On Relay

    Bila sakelar S diaktifkan maka relay tunda waktu mulai bekerja. Ketika waktu yang

    ditentukan tercapai maka terminal 18 akan tersambungkan. Sinyal output (keluaran) akan ada

    selama sinyal input ada. Elemen tunda waktu digambarkan pada kotak yang dibatasi dengan

    garis strip.

    Proses bekerjanya tunda waktu:

    Bila sakelar S diaktifkan maka arus listrik akan mengalir melalui tahanan R1, yang besarnya

    bisa diatur. Arus ini tidak mengalir ke relay K1 melainkan akan mengalir ke terminal K1 NC,

    yang selanjutnya arus listrik mengalir ke kapasitor C dan menampungnya di sana. Bila kapasitor

    C tidak bisa menampung arus listrik lagi (tegangan yang diijinkan telah tercapai) maka arus

    listrik akan mengalir ke relay K1. Lamanya mengisi kapasitor ini tergantung pada besarnya R1.

    Selanjutnya bila relay K1 sudah aktif maka terminal 18 akan tersambung dengan terminal 15. Di

    sini bisa kita bandngkan dengan katup tunda waktu hidup pada rangkaian pneumatik.

    S

    A1 15

    A2 16 18

    t

    1

    0

    1

    0

    Input (S)

    Output

    15

    16 18

    S

    R1

    K1A1

    A2

    16 18

    15

    C

    R2

    A

    P R

  • 421

    Time Delay Switch Off Relay

    Bila sakelar S diaktifkan maka relay tunda waktu mulai bekerja. Sinyal output akan ada

    selama sinyal input ada. Tapi bila sinyal input diputus maka sinyal output tidak akan langsung

    hilang, melainkan tetap ada sampai batas waktu yang telah ditentukan. Elemen tunda waktu

    digambarkan pada kotak yang dibatasi dengan garis strip.

    Proses bekerjanya tunda waktu:

    Bila sakelar S diaktifkan maka arus listrik akan mengalir ke relay K1 dan relay K1 langsung

    bekerja. Sebelum relay K1 diaktifkan, arus listrik mengalir ke kapasitor C melalui tahanan R2

    dan menampungnya sampai kapasitor mencapai tegangan yang diijinkan. Dengan diaktifkannya

    relay K1 maka switch K1 aktif sehingga arus listrik yang tertampung di kapasitor C akan

    mengalir melalui R1 bila sakelar S dinon-aktifkan. Lamanya mengosongkan kapasitor C

    tergantung pada besaran R1. Bila tegangan di C sudah tidak ada maka terminal 16 akan

    tersambung lagi dengan terminal 15. Di sini bisa kita bandingkan dengan katup tunda waktu mati

    pada rangkaian pneumatik.

    S

    A1 15

    A2 16 18

    B1

    B2

    1

    0

    1

    0

    Input (S)

    Output

    15

    16 18

    S

    R1

    K1

    A1

    A2

    K1

    C

    R2 A

    P R

  • 422

    4.2.2.2.7 Kontaktor

    Yang dimaksudkan dengan kontaktor adalah sakelar yang diatuasikan dengan elektromagnet.

    Daya untuk mengontrolnya bisa rendah tapi daya beban bisa tinggi, dengan kata lain untuk

    mengaktuasikan elektromagnet cukup misalnya dengan tegangan rendah tapi bisa menyalurkan

    arus yang bertegangan lebih tinggi.

    Kontaktor banyak digunakan untuk keperluan yang bermacam-

    macam. Misalnya digunakan untuk menyalakan motor, sistem

    pemanas, alat pengatur

    temperatur ruangan, keran, dll.

    Tipe-tipe kontaktor:

    a. Kontaktor yang

    elektromagnetnya dilindungi:

    b. Kontaktor dengan

    elektromagnet inti:

    c. Kontaktor dengan armature sistem engsel:

    Simbol kontaktor pada penggambaran rangkaian:

    Keuntungan mempergunakan kontaktor:

    - Beban tinggi bisa diaktifkan dengan beban rendah

    Shielded Electromagnet

    WindingArmature

    Contacts

    U-shaped core Rocker arm

    Hinged-armaturecontactor

    Contacts

    U-shaped core

    Armature

    Contacts

    Core electromagnetcontactor

    K1

    A1

    A2

    1

    2

    3

    4

    5

    6

  • 423

    - Terdapat isolasi logam antara rangkaian kontrol dan rangkaian utama

    - Sedikit perawatannya

    - Tidak terpengaruh oleh temperature

    Kerugiannya:

    - Mudah aus

    - Ukurannya besar

    - Menimbulkan suara

    - Kecepatan menyambung terbatas

    4.2.2.3 Elemen Akhir

    Apabila suatu kontrol mempergunakan sinyal kontrolnya dengan sinyal listrik dan sinyal

    kerjanya mempergunakan pneumatik maka harus ada suatu alat yang dapat mengawinkan sinyal

    kontrol listrik dengan sinyal kerja pneumatik itu. Sistem yang mengawinkan sinyal kontrol dan

    sinyal kerja ini biasanya terdiri dari katup yang diaktuasikan dengan solenoid. Maksudnya adalah

    untuk menyalurkan sinyal kerja mempergunakan katup-katup pneumatik, sedangkan yang

    mengatur membuka atau menutup tersebut adalah arus listrik yang dialirkan ke kumparan kawat

    (solenoid).

    Katup 2/2 diaktuasikan dengan sinyal listrik, kembali dengan pegas

    Pada prinsipnya katup ini mempunyai dua posisi dan dua saluran, konfigurasi katup adalah

    NC. Bila katup ini akan diaktifkan maka arus listrik harus dialirkan ke solenoid yang terpasang

    pada katup tersebut. Dengan diaktifkannya solenoid maka saluran 1(P) bila dihubungkan dengan

    sumber energi akan menyalurkan sinyal pneumatik ke saluran 2(A). Sedangkan kembalinya bila

    arus listrik ditutup (dimatikan) maka katup akan kembali ke posisi semula karena katup

    terdorong pegas yang dipasang berlawanan dengan solenoid. Dengan demikian saluran 1 (P)

    ataupun saluran 2 (A) kedua-duanya tertutup dan udara yang ada di saluran 2(A) tidak dapat

    keluar.

    Solenoid head

    Armature

    1(P)2(A)

    1(P)2(A)

    2(A)

    1(P)

  • 424

    Katup 3/2 diaktuasikan dengan sinyal listrik, kembali dengan pegas

    a. Normally Closed 3/2

    Katup 3/2 NC bekerja bila arus listrik dialirkan ke solenoid sehingga terbentuk elektromagnet

    yang mengakibatkan bergesernya armature dan selanjutnya udara dialirkan dari saluran masuk

    1(P) ke saluran keluar 2(A). Sedangkan sakuran 3(R) tertutup. Sebaliknya bila arus listrik

    diputuskan maka elektromagnet yang terbentuk pada solenoid menghilang dan berakibat saluran

    1(P) tertutup sedangkan udara yang berada di saluran 2(A) akan dibuang melalui saluran buang

    3(R).

    b. Normally Open 3/2

    Katup ini kebalikan dari katup 3/2 NC. Jadi bila arus listrik tidak ada maka saluran 1(P)

    mengalirkan udara ke saluran 2(A) dan saluran 3(R0) tertutup. Tapi bila solenoid dialiri arus

    1(P)2(A)

    3(R)

    2(A)

    1(P) 3(R)

    1(P)

    3(R0) 2(A)

    1(P)

    2(A)3(R)

    2(A)

    1(P) 3(R)

    1(P)2(A)

    3(R)

  • 425

    listrik, saluran 1(P) tertutup dan udara dari 2(A) dialirkan langsung ke 3(R).

    Katup 3/2 diaktuasikan sinyal listrik dan kontrol Pneumatik, kembali dengan

    pegas

    Katup ini bila diaktifkan masih mempergunakan sinyal kontrol pneumatik. Sedangkan fungsi

    kumparan ini hanya untuk mengaktifkan sumbat yang ada pada katup, dengan demikian gaya

    elektromagnet yang diperlukan untuk mengaktifkan sumbat tidak terlalu besar. Dengan kata lain

    arus listrik yang diperlukan tidak terlalu besar pula. Prinsip kerja saluran yang terdapat pada

    katup ini sama dengan prinsip kerja katup 3/2 yang telah dibahas di atas.

    Katup 4/2 diaktuasikan sinyal listrik dan kontrol pneumatik, kembali dengan

    pegas

    Katup 4/2 pada prinsipnya terdiri dari 2 buah katup 3/2. Biasanya digunakan untuk

    mengaktuasikan silinder kerja ganda. Sinyal listrik digunakan seperti pada katup 3/2, berfungsi

    sebagai pembuka sumbat sedangkan yang mengatur katup piston adalah sinyal kontrol

    1(P)

    3(R)

    2(A)

    1(P)

    3(R)

    2(A)

    Armatur

    Air Channel

    Manual auxiliaractuation

    Valve piston

    2(A)

    1(P)3(R)

    1(P)

    4(B)2(A)

    3(R)

    Manual override

    valve piston

    1(P)

    4(B)2(A)

    3(R)

    Air channel

    Armature

    2(A) 4(B)

    1(P) 3(R)

  • 426

    pneumatik. Pada posisi diaktuasikan saluran 1(P) dan saluran 4(A) tersambungkan sedangkan

    saluran 2(B) dengan saluran 3(R). Apabila sinyal listrik diputuskan maka katup piston didorong

    kembali ke posisi semula sehingga saluran 1(P) tersambungkan dengan 2(B) dan saluran 4(A)

    dengan 3(R).

    4.2.2.4 Diagram Rangkaian pada Rangkaian Listrik

    Pada diagram rangkaian listrik digambarkan bagaimana ditempatkannya perlengkapan dan

    juga alat listrik ditempatkan, dengan mempergunakan simbol yang telah

    ditetapkan/distandardisasikan. Diagram rangkaian ini merupakan dokumen yang sangat penting,

    yang dibutuhkan oleh bagian perawatan, untuk memperbaiki dan merawat sistem kontrol listrik.

    Ada beberapa cara untuk menampilkan/menggambarkan fungsi, operasi peralatan serta instalasi

    rangkaian.

    Diagram Kabel (Wiring Diagram)

    Pada sistem penunjukkan ini semua peralatan ditampilkan dalam satu gambar, baik itu

    rangkaian kontrol dan juga rangkaian utama, serta diatur berdasarkan sambungan jalur kabel.

    Sistem ini biasanya digunakan pada jaringan / rangkaian listrik pada kendaraan bermotor, mesin

    perkakas yang ringkas ataupun peralatan pabrik lainnya. Cara penggambarannya, penyimpanan

    peralatan yang digunakan bisa dimana saja, asalkan menyambungkan jaringan kabelnya betul-

    betul diperhatikan. Contoh gambar instalasi kabel:

  • 427

    M3

    S2 S1 S3Anticlockwise rotation Stop Clockwise

    Rotation

    M1

    U V W

    F1

    K1 K2L1 L2

    220 V

    380 V T1

    F2

    L1

    L2

    L3

    380 V 50 Hz

  • 428

    Diagram Rangkaian

    Dibandingkan dengan penggambaran instalasi kabel, dimana penggambaran rangkaian

    kontrol dan utamanya dijadikan satu, maka pada penggambaran rangkaian secara skematis ini

    ditampilkan berdasarkan fungsinya. Dengan cara menggambarkan rangkaian kontrol dan

    rangkaian utama dipisahkan.

    Pada sistem ini penggambaran untuk sambungan (NC dan NO) relay untuk keperluan

    latching (mengunci sambungan) ataupun memutus sambungan akan digambarkan pada rangkaian

    kontrol. Penggambaran rangkaian secara skematis biasanya menggunakan garis lurus, dimana

    arus listrik mengalir dari atas ke bawah. Di bawah ini ditampilkan gambar dengan fungsi yang

    sama dengan penggambaran instalasi kabel.

    L1

    A1

    A2

    A1

    A2K1 K2

    K2 K111

    12

    11

    12

    S2

    S3

    S1Off

    Anticlockwiserotation

    Clockwiserotation

    K1 K223

    24

    23

    24

    F1

    L1

    L2

    L3

    380 V 50 Hz

    F2

    K1 K2

    F1

    U V W

    M1

  • 429

    Diagram Rangkaian Dasar

    Pada tingkat tertentu, misalnya dalam penggambaran awal, penggambaran rangkaian ini

    tidak bisa langsung lengkap/komplit, melainkan dibuat dahulu sketsa fungsinya (pre-desain)

    dengan hanya menggambarkan hal yang penting-penting saja. Begitu pula untuk penunjukkan

    perlengkapannya hanya cukup dengan menunjukkan simbol huruf. Biasanya dalam

    penggambaran rangkaian dasar yang digambarkan hanya rangkaian utamanya saja.

    Contoh penggambaran Diagram Rangkaian Dasar:

    S1 Main switch

    K1, K2 Relays

    F1, F2 Fuses

    M 3 Motor

    M3

    S1

    F1

    K1 K2

    F2