Petunjuk praktikum Instrumentasi dan kendali
-
Upload
aris-zainul-muttaqin -
Category
Education
-
view
595 -
download
7
Transcript of Petunjuk praktikum Instrumentasi dan kendali
TEORI DAN PRAKTEK
INSTRUMENTASI DAN KENDALI(TKM 0403)
OLEH : ARIS ZAINUL MUTTAQIN S.T., M.T.
D3 TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS JEMBER
2014
PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah swt, atas tersusunnya buku petunjuk praktikum instrumentasi dan
kendali ini. Tidak lupa pula kami ucapkan terimakasih kepada semua pihak yang secara langsung dan
tidak langsung telah membantu tersusunnya buku ini.
Industri modern pada saat ini tidaklah terlepas dari peralatan kontrol otomatis. Tuntutan pasar
yang menghendaki adanya suatu produk yang bermutu tinggi dengan harga yang rendah
mengharuskan industri menggunakan alat-alat produksi yang berjalan secara otomatis. Industri yang
masih mempertahankan cara manual dengan sendirinya akan gulung tikar disebabkan kalah dalam
persaingan pasar.
Selain itu pekerjaan yang berulang-ulang dan menjemukan di dalam industri tidaklah
manusiawi jika diserahkan kepada tenaga manusia. Buruh akan merasa tertekan dan dilingkupi rasa
bosan yang berterusan dalam melaksanakan pekerjaannya. Hal ini menyebabkan terjadinya human
error, kecelakaan, kesalahan pengerjaan, dan terbuangnya. produk secara sia-sia.
Industri yang memproduksi bahan berbahaya bagi kesehatan manusia tidak mempunyai pilihan
lain kecuali menggunakan sistem kontrol otomatis. Santunan yang diberikan kepada pekerja yang
sakit maupun celaka dapat ditekan serendah-rendahnya jika digunakan sistem kontrol otomatis.
Atas pentingnya kontrol otomatis dalam industri, diperlukan tenaga-tenaga profesional yang
dapat mendesain, merawat atau memperbaiki kerusakan pada sistem kontrol otomatis. Oleh karena
itu D3 Teknik Mesin Universitas Jember bertekat untuk menyediakan tenaga tenaga ahli madya yang
dapat melaksanakan tugas-tugas tersebut.
Buku ini disusun untuk memenuhi kebutuhan mahasiswa D3 Teknik mesin untuk
melaksanakan praktik disain peralatan kontrol otomatis yang biasa digunakan dalam industri. Dengan
mengikuti pentunjuk di dalam buku ini diharapkan mahasiswa dapat mempelajari dan mempraktekkan
sendiri teori yang telah diberikan dalam bangku kuliah.
Buku ini pada awalnya membahas cara kerja dan fungsi saklar dan relay. Dilanjutkan dengan
praktek penggunaan timer analog dalam sistem kontrol sederhana. Pada akhir dari buku ini akan
dibahas pemrograman PLC dan Mikrokontroller yang umum digunakan dalam dunia industri.
Penulis sadar, bahwa dalam penulisan buku ini masih banyak kekurangan di sana sini. Oleh
karena itu kritik dan saran dari para pembaca sangat kami harapkan.
Maret 2014
Penyusun
BAB I
CARA KERJA RELAY
Relay merupakan peralatan elktro-mekanis yang digunakan untuk menyambung dan memutus
arus listrik. Prinsip kerja dan komponen penyusun relay dapat dipahami dari gambar 1.1.
Gambar 1.1
Bagian-bagian relay
Ketika arus listrik dialirkan melalui kumparan electromagnet, medan magnet yang dihasilkan
akan menarik armature turun. Hubungan antara armature dengan NC contact terputus, hubungan
armature dengan NO contact jadi terhubung. Bila arus listrik pada kumparan electromagnet
dihentikan, pegas akan menarik armature kembali naik ke atas, kembali pada posisi semula. NC
contact terhubung dengan armature, sedang NO contact terputus.
Catatan : Shading coil hanya ada pada relay jenis AC. Kumparan tersebut maksudkan agar
armature tidak bergetar naik turun mengikuti naik turunnya tegangan listrik AC.
Percobaan 1. Cara kerja relay
Tujuan Mahasiswa dapat memahami cara kerja relay
Peralatan yang
dibutuhkan :
1. 1 set modul relay
2. 1 set AC-DC adaptor3. 1 set modul lampu indikator
4. 1 set modul DC plug
5. 1 set modul switch on – off
6. Obeng / drey
7. Tang potong
8. Multimeter / AVO Meter
9. Kabel penghubung
Prosedur
percobaan
- Tancapkan Plug Adaptor pada sumber daya listrik (PLN). Set pada tegangan sekitar 6V sd 9V.
- Tancapkan plug keluaran (DC) pada modul DC plug.- Gunakan multimeter dan atur adaptor, sehingga keluaran yang
bertanda merah merupakan listrik positif.-
- Dengan menggunakan obeng, hubungkan kabel penghubung seperti gambar skema berikut ini.
- Putus-hubungkan switch. Perhatikan relay, berfungsi atau belum.
- Lanjutkan rangkaian tersebut sehingga terhubung seperti gambar berikut ini. (Hubungan normally open)
-
-- Putus hubungkan switch. Perhatikan lampu, catatlah dalam lembar
kerja, ketika switch on bagaimana kondisi lampu (nyala / mati) dan ketika switch off bagaimana kondisi lampu.
- Rubahlah hubungannya menjadi seperti gambar berikut ini.(Hubungan normally close)
- Putus hubungkan switch, dan catat kondisi lampu.pada lembar kerja
Kesimpulan
BAB II
RELAY SEBAGAI SAKLAR START DAN STOP
Saklar start – stop mempunyai beberapa kelebihan dibanding dengan on-off biasa. Diantara
kelebihannya adalah, saklar ini otomatis dalam posisi off ketika listrik padam. Sifat saklar seperti ini
sangat diperlukan untuk menghidup matikan peralatan dan mesin-mesin dalam industri. Sebagai
contoh mesin bubut. Seandainya pada mesin tersebut digunakan saklar on-off biasa, ketika mesin
bekerja, tiba-tiba listrik padam, dan operator lupa mematikan saklar, maka mesin akan selalu dalam
kondisi on. Jika tengah malam listrik hidup lagi, bisa dibayangkan kerusakan yang akan terjadi. Mesin
bubut akan berjalan sendiri tanpa ada operator disampingnya. Oleh karena itu, saklar yang digunakan
dalam mesin tersebut adalah jenis Start-Stop.
Kelebihan lainnya, saklar jenis ini dapat diparalel sebanyak-banyaknya tanpa batas. Sehingga
memungkinkan untuk memasang beberapa saklar di tempat yang berbeda untuk mengendalikan satu
peralatan. Sebagai ilustrasi, lihat gambar 2.1.
GAMBAR 2.1.
Rumah tingkat
Gambar tersebut menunjukkan sebuah kamar yang berada di lantai atas. Untuk menghidupkan
dan mematikan lampu tangga perlu dipasang saklar. Kesulitannya, dimana meletakkan saklar
tersebut. Jika ditaruh lantai atas, jika penghuni mau naik keatas, lampu tidak bisa dinyalakan dari
bawah. Berarti tangga dalam kondisi gelap. Jika saklar dipasang dibawah, ketika mau tidur, untuk
mematikannya harus turun dulu ke bawah. Hal ini tentu lebih menyulitkan lagi.
Dengan menggunakan saklar start – stop, di atas dan di bawah bisa sama-sama dipasang
saklar start dan stop. Sehingga lampu bisa dihidup matikan dari atas maupun dari bawah.
Kegunaan lain adalah untuk mengatur ketinggian air, membuka dan menutup palang kereta api
dan sebagainya. Kesemuanya itu bisa wujudkan dengan menggunakan saklar start-stop..
Saklar start stop menggunakan rangkaian relay dapat dilihat pada gambar 2.2. berikut ini.
Gambar 2.2.
Saklar start-stop
Gambar tersebut kelihatan rumit. Untuk menyederhanakannya bisa dipakai diagram tangga.
Rangkaian saklar start stop diatas bisa digambarkan sebagaimana gambar 2.3. berikut.
Gambar 2.3.
Ladder diagram
Catatan : Sebenarnya, dua relay pada gambar 2.1. bisa digantikan oleh dua tombol, masing-masing push on ( normally open ) dan push off ( normally close ). Akan tetapi, dalam percobaan ini digunakan dua relay, untuk melatih praktikan agar tidak canggung ketika menyusun ladder diagram pada PLC.
Percobaan 2. Saklar Start-stop
Tujuan Mahasiswa dapat menyusun saklar start-stop dari relay
Peralatan yang
dibutuhkan :
1. 3 set modul relay2. 1 set AC-DC adaptor3. 1 set modul lampu indikator4. 1 set modul DC plug5. 1 set modul switch on – off
start
stop
6. 2 set modul push button
7. Obeng / drey8. Tang potong9. Multimeter / AVO Meter10. Kabel penghubung
Prosedur
percobaan
- Hubungkan semua peralatan seperti gambar 2.2. - Tekan tombol start- Catat bagaimana kondisi lampu- Tekan tombol stop- Catat kembali keadaan lampu
Kesimpulan
M
kanankiri
BAB III
RELAY SEBAGAI SAKLAR PENGATUR ARAH PUTAR MOTOR DC
Motor DC merupakan perubah dari energi listrik menjadi energi gerakan mekanis. Motor ini
langsung bekerja begitu arus listrik diberikan, tanpa membutuhkan penggerak mula.
Motor ini mempunyai sifat, jika arah arus yang diberikan dibalik, maka arah putaran yang
dihasilkan juga berbalik. Pengontrolan yang begitu mudah, menyebabkan motor ini banyak digunakan
sebagai penggerak yang membutuhkan perubahan arah dan kecepatan yang tinggi. Dari bergerak
langsung berhenti, langsung berbalik arah dan seterusnya. Sebagai contoh, motor DC yang dipasang
pada power steering, power window dan sebagainya.
Relay dapat digunakan sebagai saklar pengatur arah putar motor dc. Rangkaiannya dapat
dilihat pada gambar 3.1. berikut.
Gambar 3.1
Pengendalian Motor DC
Percobaan 3. Pengendalian motor DC
Tujuan Mahasiswa dapat menyusun relay sebagai pengendali motor DC
Peralatan yang
dibutuhkan :
1. 2 set modul relay2. 1 set AC-DC adaptor3. 1 set modul motor listrik DC4. 1 set modul DC plug5. 1 set modul switch on – off6. 2 set modul push button7. Obeng / drey8. Tang potong9. Multimeter / AVO Meter10. Kabel penghubung
Prosedur
percobaan
- Hubungkan relay dan motor listrik DC seperti pada gambar 3.1- Tekan tombol kiri
- Periksa arah putaran motor DC- Tekan tombol kanan- Periksa kembali arah putaran motor DC
Kesimpulan
BAB IV
RELAY SEBAGAI FUNGSI LOGIKA
Sebelum ditemukan IC yang berisi transistor-transistor logic (TTL), relay berperan penting
dalam penyusunan fungsi logika. Sekarang fungsi – fungsi logika diambil alih oleh rangkaian IC TTL,
karena dimensi IC yang begitu kecil dan kompak. Untuk mempelajari logika secara lanjut, bisa dilihat
dalam video tutorial di https://www.youtube.com/watch?v=oa6SH3BK7AM tentang digital.
Meskipun fungsi logika sekarang sudah banyak diambil alih oleh IC TTL, dalam beberapa
kasus penggunaan relay masih lebih efektif dibandingkan fungsi logika yang dibentuk dengan IC TTL.
Misalkan dalam fungsi logika yang sederhana pada arus kuat. Penggunaan relay yang langsung
dapat mengendalikan peralatan ber arus kuat lebih disukai. Selain itu relay mempunyai beberapa
kelebihan, diantaranya dapat mensaklar arus yang berjalan dua arah, ketika off saklar benar-benar
terputus. Dan masih banyak kelebihan yang lainnya.
1. AND Gate (gerbang AND)
Salah satu fungsi logika adalah logika AND atau logika DAN. Keluaran logika ini akan bernilai
benar jika seluruh masukannya benar. Benar disini dilambangkan dengan angka 1 yang artinya listrik
positif, sedang salah dilambangkan dengan angka 0 yang artinya listrik negatif atau ground. Lambang
gerbang AND dapat dilihat pada gambar 4.1.a sedangkan angkaian gerbang AND dalam bentuk
relay dapat dilihat pada gambar 4.1.b
A
BF
(a)
(b)
A
B
F
Gambar 4.1.
Gerbang AND
Di dalam gambar tersebut, A dan B merupakan masukan. Sedangkan F merupakan keluaran.
A dan B pada gambar 4.1.b berupa tombol. Jika ditekan berarti bernilai 1 (benar) sedangkan jika
dilepas bernilai 0 (salah). F jika menyala maka bernilai 1 jika padam bernilai 0.
Percobaan 4. Gerbang AND
Tujuan Mahasiswa dapat menyusun relay sebagai gerbang AND
Peralatan yang
dibutuhkan :
1. 2 set modul relay2. 1 set AC-DC adaptor3. 1 set modul DC plug4. 2 set modul push button5. 1 set lampu indikator6. Obeng / drey7. Tang potong8. Multimeter / AVO Meter9. Kabel penghubung
Prosedur
percobaan
- Hubungkan relay seperti pada gambar 4.1.b- Tekan tombol A- Periksa kondisi lampu F- Tekan tombol B- Periksa kondisi lampu F- Tekan tombol A dan B secara bersamaan- Periksa kondisi lampu F- Lengkapi isian tabel benaran berikut ini
A B F0 00 11 01 1
Keterangan : baris pertama, A=0 dan B=0 ( A tidak ditekan dan B tidak ditekan ). Bila lampu F menyala, isikan pada kolom F baris pertama angka 1, jika tidak menyala, isikan angka 0. Dst.
Kesimpulan
2. OR Gate (gerbang OR)
Gerbang OR mempunyai sifat, jika salah satu masukannya berlogika 1, maka keluarannya
akan berlogika 1. Lambang dari gerbang ini dapat dilihat pada gambar 4.2.a, sedangkan rangkaian
relay untuk gerbang ini dapat dilihat pada gambar 4.2.b.
A
BF
(a)
(b)
A
B
F
Gambar 4.2.
Gerbang OR
Percobaan 5. Gerbang OR
Tujuan Mahasiswa dapat menyusun relay sebagai gerbang OR
Peralatan yang
dibutuhkan :
1. 2 set modul relay2. 1 set AC-DC adaptor3. 1 set modul DC plug4. 2 set modul push button5. 1 set lampu indikator6. Obeng / drey7. Tang potong8. Kabel penghubung
Prosedur
percobaan
- Hubungkan relay seperti pada gambar 4.2.b- Tekan tombol A- Periksa kondisi lampu F- Tekan tombol B- Periksa kondisi lampu F- Tekan tombol A dan B secara bersamaan- Periksa kondisi lampu F- Lengkapi isian tabel benaran berikut ini
A B F0 00 11 01 1
Kesimpulan
3. NOT Gate (gerbang NOT)
Gerbang NOT mempunyai satu masukan dan satu keluaran. Sifat gerbang ini selalu membalik
logika masukannya. Lambang gerbang ini dapat dilihat pada gambar 4.3.a, dan rangkaian relay nya
dapat dilihat pada gambar 4.3.b.
A F
(a)
(b)
A
F
Gambar 4.3
Gerbang NOT
Percobaan 6. Gerbang NOT
Tujuan Mahasiswa dapat menyusun relay sebagai gerbang NOT
Peralatan yang
dibutuhkan :
1. 2 set modul relay2. 1 set AC-DC adaptor3. 1 set modul DC plug4. 1 set modul lampu indikator.5. 1 set modul push button6. Obeng / drey7. Tang potong8. Multimeter / AVO Meter9. Kabel penghubung
Prosedur
percobaan
- Hubungkan relay seperti pada gambar 4.3.b- Periksa kondisi lampu F- Tekan tombol A- Periksa kondisi lampu F- Lengkapi isian tabel benaran berikut ini
A F01
Kesimpulan
4. Gabungan beberapa gerbang.
Dalam praktek di lapangan, sering ditemui gerbang logika yang dikombinasikan dengan
gerbang logika yang lain. Sebagai contoh, motor penggerak penutup pintu lintasan kereta api akan
bergerak, jika ada kereta datang dan tidak ada kendaraan yang terjebak di tengah-tengah palang
pengaman. Disini terdapat dua masukan, yaitu 1. jika kereta datang dan 2. Jika tidak ada kendaraan.
Kita bisa memasang dua sensor, yaitu sensor kedatangan kereta dan sensor kendaraan. Akan tetapi
sensor yang ke dua haruslah dibalik logikanya, sehingga menjadi sensor ketidak adaan kendaraan.
Lambang dari logika ini dapat dilihat pada gambar 4.4.a. Sedang rangkaian relay dari logika ini dapat
dilihat pada gambar 4.4.b. Relay nomer 1 dan 2 membentuk gerbang AND, sedangkan relay nomer 3
membentuk gerbang NOT. Rangkaian tersebut sudah dapat berfungsi, akan tetapi karena fungsi relay
nomer 2 digabung dengan relay nomer 3 sama dengan fungsi relay nomer 3 sendiri, maka rangkaian
tersebut bisa disederhanakan seperti pada gambar 4.4.c
Gambar 4.4.
Kombinasi gerbang
(a)
ada kereta
ada mobilmotor pintu
A
B
F1 2
3(b)
A
B
F1 2
(c)
Percobaan 7. Kombinasi gerbang.
Tujuan Mahasiswa dapat menyusun gabungan beberapa gerbang.
Peralatan yang
dibutuhkan :
1. 2 set modul relay2. 1 set AC-DC adaptor3. 1 set modul DC plug4. 2 set modul push button5. 1 set modul lampu indikator.6. Obeng / drey7. Tang potong8. Multimeter / AVO Meter9. Kabel penghubung
Prosedur
percobaan
- Hubungkan relay dan motor listrik DC seperti pada gambar 4.4.c- Tekan tombol A- Periksa kondisi lampu F- Tekan tombol B- Periksa kondisi lampu F- Tekan tombol A dan B secara bersamaan- Periksa kondisi lampu F- Lengkapi isian tabel benaran berikut ini
A B F0 00 11 01 1
Kesimpulan
BAB V
TIMER
Dalam sistem kontrol yang mengendalikan peralatan-peralatan secara algoritma, timer
merupakan peralatan yang paling penting. Sebagai contoh, untuk menggerakkan pintu membuka dan
menutup kembali, tentu dibutuhkan waktu sebentar untuk memberi kesempatan orang yang lewat.
Demikian juga untuk memutus kapasitor pada motor 1 fasa ketika starting, membutuhkan waktu
sebantar agar putaran motor stabil terlebih dahulu. Masih banyak lagi penggunaan timer pada kontrol
secara otomatis.
Ada berbagai macam jenis timer. Demikian juga waktu yang digunakan timer juga bervariasi.
Mulai hitungan detik sampai jam.
Jenis timer yang paling sederhana adalah timer yang menggunakan bimetal sebagai komponen
utamanya. Ketika timer ini diaktifkan, sebuah elemen pemanas mulai memanaskan bimetal. Pada
saat dicapai panas tertentu (dalam hitungan detik) bimetal mendorong saklar sehingga putus atau
menyambung. Timer jenis ini biasa digunakan pada pengendalian yang sederhana seperti perubah
saklar star-delta pada motor 3 fase.
Jenis timer yang lain adalah timer analog. Timer ini menggunakan motor listrik yang memutar
rangkaian roda gigi. Pada sudut putaran tertentu, roda gigi menekan sebuah saklar. Gambar timer
jenis ini dapat dilihat pada gambar 5.1.
Gambar 5.1.
Timer Analog
Timer jeni ini bisa dioperasikan dalam beberapa mode.