KOMPONEN DALAM SISTEM KONTROL

Hallo sahabat seperjuangan, apakabar hari ini? semoga baik-baik saja. Admin kali ini sedang sering-seringnya upload karena, saat ini kondisi sedang #dirumahaja, pademi covid-19 sedang mewabah. Semoga kalian semua baik-baik saja dan selalu dalam lindungan tuhan. 

================================================================================

Pada postingan kali ini admin akan membahas mengenai sistem kendali dalam ilmu tenaga listrik. Setelah mengenal istilah-istilah dalam sistem kendali, kita melangkah ke materi selanjutnya yaitu komponen dalam sistem kontrol. Sebelum mempelajari materi ini, ada baiknya kalian mempelajari materi sebelumnya mengenai Istilah-Istilah Dalam Sistem Kontrol.

"Sistem kendali adalah suatu sistem yang keluaran sistemnya dikendalikan pada suatu nilai tertentu atau untuk mengubah beberapa ketentuan yang telah ditetapkan oleh masukan ke sistem."

Output dari sistem kendali sangat dipengearuhi oleh komponen-komponen didalam suatu sistem kendali tersebut. Komponen dalam sistem kendali ini berfungsi untuk melakukan kontrol terhadap suatu sistem agar mendapatkan hasil yang diinginkan. Berikut merupakan komponen-komponen penting dalam sistem kendali adalah sebagai berikut :

1. EROR DETEKTOR
   Error detektor merupakan salah satu komponen sistem kontrol yang sangat penting. Dalam sistem kontrol khususnya sistem kontrol loop tertutup atau sistem kontrol umpanbalik, eror detektor digunakan untuk membandingkan sinyal keluaran sebenarnya atau sinyal keluaran terukur dengan sinyal masukan acuan (setpoint). Kedudukan eror detektor dalam sistem kontrol dapat dilihat pada blok diagram berikut ini :
   
   
   Simbol untuk menyatakan sebuah eror detektor adalah sebagai berikut :
   
   

atau




Dimana :
E : Sinyal kesalahan (eror)
R : Sinyal masukan acuan (setpoint)
C* : Sinyal Keluaran Terukur


Rangkaian eror detektor dapat diklasifikasikan menjadi rangkaian analog dan digital. Rangkaian eror detektor secara analog dapat berupa rangkaian elektronik dan rangkaian mekanik. Rangkaian elektronik dari suatu detektor pada umumnya diimplementasikan dalam bentuk rangkaian amplifier.


2. KONTROLER
Kontroler merupakan salah satu komponen sistem kontrol yang berfungsi mengolah sinyal umpan balik dan sinyal masukan acuan (setpoint) atau sinyal eror mejadi sinyal kontrol. Sinyal eror disini adalah selisih antara sinyal umpan balik yang dapat berupa sinyal keluaran plant sebenarnya atau sinyal keluaran terukur dengan sinyal masukan acuan (setpoint). Kebanyakan masukan kontroler adalah sinyal eror dan keluaran kontroler disebut sinyal kontrol.
Letak kontroler dalam sistem kontrol khususnya sistem kontrol loop tertutup dapat bervariasi sesuai dengan kebutuhan desain, yaitu :
1. Kontroler terletak pada lintasan umpan maju (feedforward), seperti pada diagram blok berikut ini :

2. Kontroler terletak pada lintasan umpan balik (feedback), seperti pada diagram blok berikut ini :



3. Kontroler diletakkan seri dengan loop tertutup (model reference controller), sepertipada diagram blok berikut ini:



4. Kontroler terletak pada lintasan umpan maju (feedforward), lintasan umpan balik ()feeback dan diletakkan seri dengan loop tertutup. Dalam hal ini kontroler disebut sebagai model following controller. Hal ini dapat kita lihat seperti pada diagram blok berikut ini :



Kontroler dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa sudut pandang tertentu. Berdasarkan aksi kontrolnya, kontroler dapat diklasifikasikan sebagai berikut :





Kontroler on/of marupakan kontroler yang aksi kontrolnya hanya mempunyai dua nilai tertentu, yaitu :
u(t) = U₁ untuk e(t) > 0
u(t) = U₂ untuk e(t) < 0
Diagram blok kontroler on/off adalah sebagai berikut :

Berikut merupakan contoh kontroler on/off :
Tinjau sistem kontrol level air pada tangki .

Katup elektromagnet digunakan untuk mengontrol laju aliran masuk. Katub ini bisa dalam posisi terbuka atau tertutup. Dengan sistem kontrol dua posisi ini, laju aliran masuk dapat positif, tetap atau nol.
Berdasarkan fungsinya, kontroler dapat diklasifikasikan sebagai berikut.





Berdasarkan priodenya, kontroler dapat diklasifikasikan sebagai berikut.



Berdasarkan sumber daya (energi) dan tipe komponen yang digunakan kontroler dapat diklasifikasikan menjadi :.
1. Kontroler Elektrik
Contoh dari kontroler elektrik ini adalah kontroler proporsional elektrik (amplifier).



2. Kontroler Mekanik
Salah satu contoh dari kontroler mekanik adalah James Watt Flyball Govenor.



3. Kontroler Hidrolik
Salah satu contoh dari kontroler hidrolik adalah kontroler proporsional hidrolik.



4. Kontrol Penumatik
Berikut merupakan contoh diagram skematik kontroler proporsional penumatik.



3. AKUATOR
   Aktuator merupakan komponen penguat dan pengkonversi daya yang berfungsi untuk menguatkan sinyal kontrol yang berasal dari kontroler menjadi sinyal baru dengan daya yang besar dan sesuai dengan daya yang dibutuhkan oleh plant.
   Letak aktuator dalam sistem kontrol dapat dilihat pada blok diagram sistem kontrol loop tertutup berikut ini :
   
   
   
   Berdasarkan daya yang dihasilkan, aktuator dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
   
   
   1. Aktuator Elektrik : Selenoid, KOnverter DC to DC (DC chopper), inverter.
   2. Aktuator Mekanik : motor DC
   3. Aktuator Pneumatik : Biasanya dilengkapi dengan valve kontrol, contohnya direct pneumatic actuator.
   4. Aktuator Hidrolik


4. SENSOR DAN TRANDUSER
   Tranduser merupakan perangkat fisik yang digunakan untuk mentransformasikan suatu sinyal dari bentuk energi yang satu menjadi bentuk energi yang lain atau dari besaran fisik yang satu menjadi besaran fisik yang lain. Pada umumnya keluaran tranduser adalah sinyal listrik yang dapat berupa arus, tegangan, resistansi, kapasitansi atau frekuensi. Pada dasarnya sensor juga merupakan tranduser, yang membedakan antara sensor dengan trnduser adalah aplikasi dan penggunaannya.
   Tranduser merupakan salah satu komponen dalam sistem kontrol khususnya sistem kontrol loop tertutup. Letak tranduser atau sensor dalam sistem kontrol dapat dilihat pada blok diagram sistem kontrol loop tertutup berikut ini:
   
   
   
   Pada sistem kontrol loop tertutup, sensor atau tranduser mengubah bentuk energi sinyal keluaran dari plant menjadi sama dengan bentuk energi sinyal masukan acuan (setpoin). Respon tranduser atau sensor terhadap sinyal masukan bisa berupa sistem orde pertama atau orde kedua.
   Performansi dari suatu tranduser atau sensor dinyatakan dalam 2 spesifikasi yaitu spesifikasi teknis dan spesifikasi dinamik. Spesifikasi teknis menyatakan seberapa baik korelasi antara masukan dan keluaran tranduser atau sensor. Spesifikasi teknis terdiri dari :
   1. Akurasi : akurasi digunakan untuk menentukan eror maksimum yang diharapkan dari suatu tranduser atau sensor (dalam % eror)
   2. Sensitifitas : sensitifitas menunjukkan kemampuan tranduser atau sensor dapat memberikan keluaran terhadap perubahan masukan yang kecil.
   3. Resolusi : resolusi menyatakan perubahan masukan terkecil yang menyebabkan perubahan pada keluaran transduser atau sensor.
   4. Hysterisis : hysterysis menunjukkan nilai keluaran yang berbeda terhadap pengukuran nilai variabel masukan dari rendah ke tinggi dan sebaliknya.
   5. Repeatability repeatability merupakan seberapa baik tranduser atau sensor memberikan keluaran yang sama terhadap suatu masukan yang diberikan secara berulang-ulang.
   
   
   Spesifikasi dinamik menyatakan seberapa cepat perubahan keluaran yang terjadi terhadap perubahan masukan. Spesifikasi dinamik terdiri dari :
   1. Rise Time
   2. Time Konstan
   3. Dead Time
   4. Respon Frekuensi
   5. Parameter orde kedua seperti rasio pertama, frekuensi natural, setting time, dan masksimum overshoot
   
   
   Berdasarkan bentuk energi besaran dari sinyal masukan, tranduser atau sensor dalam sistem kontrol pada umumnya dapat diklasifikasikan menjadi :
   1. Tranduser atau sensor mekanik
      Termasuk sensor perpindahan, lokasi atau posisi, sensor level, dan sensor gerakan (kecepatan). Tranduser mekanik banyak digunakan pada sistem servomekanik
   2. Tranduser atau sensor temperatur
      Tranduser atau sensor temperatur banyak digunakan pada sistem kontrol proses.
   
   

=============================================================================
 Catatan Editor :
            Okeh, sekian materi dari editor semoga berguna bagi teman-teman semua dan jangan lupa share postingan ini keteman kalian. Tinggalkan Komentar pada kolom dibawah jika ada yang perlu ditanyakan. 
            Untuk meambahkan emoji pada kolom komentar dapat mengetik "emot0, emot1, dll" tanpa tanda kutip. Untuk mengetahui jenis emot yang dipakai, tinggal arahkan kursor ke tepat list emoji diatas kolom komentar.  Terimakasih~

=============================================================================

Daftar Pustaka yang admin gunakan sebagai referensi :

1. Buku Ajar Sistem Kontrol (Jilid I) - Mohamad Agung Prawira Negara