Makalah Instrumentasi Dan Kendali

MAKALAH PENERAPAN OPEN LOOP DAN CLOSE LOOP SYSTEM

OLEH:

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

Penerapan Close loop system A. Close loop System (sistem loop tertutup) Sistem loop tertutup adalah sebuah sistem pengendalian dengan nilai keluaran yang dihasilkan dari sistem tersebut, berpengaruh terhadap sinyal masukan sistem sehingga akan memodifikasinya untuk mempertahankan sinyal keluaran pada nilai yang dikehendaki. B. Elemen – elemen dasar dari sistem loop tertutup 1. Elemen pembanding, berfungsi untuk membandingkan nilai yang dikehendaki dari variabel yang sedang dikotrol

dengan

nilai

terukur

yang

diperoleh

dan

menghasilkan sebuah sinyal error. 2. Elemen implementasi kontrol, untuk menentukan aksi atau tindakan apa yang akan diambil bila diterima sebuah sinyal error. 3. Elemen koreksi, digunakan untuk mengoreksi atau merubah kondisi yang dikontrol. 4. Proses, sistem dengan sebuah variabel yang dikontrol. 5. Elemen pengukuran, untuk menghasilkan sebuah sinyal yang berhubugan dengan kodisi variable dari proses yang sedang dikontrol. C. Penerapan Close loop Stering Power

stering

system

merupakan

terhadap

sebuah

Power

sistem

yang

berfungsi untuk meringankan memutar sistem kemudi kendaraan sehingga menghasilkan putaran kemudi yang ringan tanpa membutuhkan tenaga yang berarti untuk mengendalikan kemudi. Dalam perkembangannya power steering terbagi menjadi 2, yaitu : Hidrolik Power Steering dan Elektronik Power Steering. HYDRAULIC POWER STEERING Rack-and-pinion assembly merupakan unit hydraulicmechanical dengan integral piston dan rack assembly. Di dalamnya ada satu rotary valve yang mengarahkan aliran

minyak power steering dan mengontrol tekanan untuk mengurangi

steering

effort

(suatu

usaha

daya

yang

diperlukan untuk memutar kemudi). Ketika kemudi diputar, tahanan yang terbentuk oleh adanya berat dari kendaraan dan gesekan roda ke ban, menyebabkan torsion bar di dalam rotary valve menjadi agak cenderung melenceng. Hal ini akan merubah posisi valve spool dan sleeve, karena itulah diperlukan pengarahan pelumas bertekanan ke proper end yang terdapat pada power cylinder. Perbedaan tekanan pada sisi piston (yang dipasang pada rack) membantu menggerakkan rack untuk mengurangi langkah usaha putar. Pelumas di dalam power cylinder yang berlawanan didesak ke control valve dan kembali ke pump reservoir. Ketika steering effort berhenti, maka control valve akan diketengahkan oleh gaya melintir dari torsion bar, tekanan pada kedua sisi piston akan disamakan, dan roda depan kembali ke posisi lurus ke depan. KONSTRUKSI SISTEM

Rack-and-pinion power steering system terdiri dari: 1. Rack and pinion steering gear box Rack Pinion/Gearbox adalah system penggerak Power Steering dari kemudi atas kemudian di teruskan ke bagian roda dengan dibantu oleh komponen understeel atau kaki-

kaki kendaraan (tie rod, rack end, idle arm dll). Di dalam system

RackPinion/Gearbox

valve(katup)

yang

bekerja

terdapat sesuai

piston

tekanan

olie

dan yang

disalurkan melalui Vane Pump, selain itu terdapat juga sealseal yang berguna menahan tekanan olie agar tidak bocor keluar. 2. Power steering oil pump Pompa PS berfungsi sebagai penyalur tenaga dari mesin dengan

oli

yang

bertekanan

tinggi

yang

kemudian

diteruskan ke bagian Rack Pinion/Gearbox melalui Selang Tekan (Selang bertekanan tingi). Posisi Vane Pump selalu berada di bagian atas dari RackPinion/Gearbox. Dan hampir setengahnya

system

Power

Steering

dikendalikan/ditentukan dari kerja Pompa, oleh karena itu bila terdapat kerusakan pada Pompa hampir dipastikan system Power Steeringnya juga tidak akan jalan alias rusak 3. Oil reservoir Oil reservoir berfungsi untuk menampung oli P/S. 4. Tubes/Hose (selang) Selang ini berfungsi yang menyalurkan oli yang bertekanan tinggi dari Vane Pump ke bagian Rack Pinion/Gearbox, dengan perputaran/rotasi yang sangat cepat maka dapat menimbulkan efek bunyi jika bahan selang yang dipakai kurang bagus kualitasnya. PRINSIP KERJA POWER STEERING HIDROLIS Sistem power steering menggunakan tekanan hidrolis yang dibangkatkan oleh power steering pump gunanya adalah untuk mengurangi langkah usaha yang diperlukan untuk memutar kemudi. Power steering pump dipasang di depan engine. Pompa yang dipakai adalah tipe vane-type, dan digerakkan oleh crankshaft melalui drive belt.

Minyak power steering ditarik dari reservoir ke pompa pada saat mesin dalam keadaan hidup. Minyak ini ditekan oleh satu power steering switch dan control valve yang letaknya di dalam power steering pump.

ELECTRIC POWER STEERING Sistem Electronic Power Steering (EPS) termasuk di dalamnya komponen yang sama seperti pada sistem power steering konvensional. Sebagai tambahannya adalah sebuah solenoid valve pada power steering gear box, dan satu control unit dekat dibawah audio yang terletak di panel farcia tengah. Untuk mengontrol aliran oli pada steering gear box, disediakan satu solenoid yang bekerja berdasarkan arus dari control module yang menerima sinyal dari VSS (Vehicle Speed Sensor) dan TPS.

CARA KERJA ELECTRIC POWER STEERING Cara

kerja

Sistem

Electric

Power

Steering

(EPS)

adalah saat kunci diputar ke posisi ON, Control Module memperoleh arus listrik untuk kondisi stand-by, bersamaan dengan itu indikator EPS pada panel instrumen menyala. Saat mesin hidup, Noise Suppressor segera menginformasikan

pada Control Module untuk mengaktifkan motor listrik dan clutch pun langsung menghubungkan motor dengan batang setir. Salah satu sensor yang terletak pada steering rack bertugas memberi informasi pada Control Module ketika setir mulai diputar. Disebut Torque Sensor, ia akan mengirimkan informasi tentang sejauh apa setir diputar dan seberapa cepat putarannya. Dengan dua informasi tersebut, Control Module segera mengirim arus listrik sesuai yang dibutuhkan ke motor listrik untuk memutar gigi kemudi. Dengan begitu proses memutar setir menjadi ringan. Vehicle Speed Sensor bertugas begitu mobil mulai melaju. Sensor ini menyediakan informasi bagi control module tentang kecepatan kendaraan. Pada kecepatan tinggi, umumnya dimulai sejak 80 km/jam, motor elektrik akan dinonaktifkan oleh Control Module. Dengan begitu setir menjadi lebih berat sehingga meningkatkan safety. Jadi sistem EPS ini mengatur besarnya arus listrik yang dialirkan ke motor listrik hanya sesuai kebutuhan

saja.

Selain

mengatur

kerja

motor

elektrik

berdasarkan informasi dari sensor, Control Module juga mendeteksi jika ada malfungsi pada sistem EPS. Lampu indikator EPS pada panel instrumen akan menyala berkedip tertentu andai terjadi kerusakan. Selanjutnya, Control Module menonaktifkan motor elektrik dan clutch akan melepas hubungan motor dengan batang setir. Namun karena sistem kemudi yang dilengkapi EPS ini masih terhubung dengan setir via batang baja, maka mobil masih dimungkinkan untuk dikemudikan. Walau memutar setir akan terasa berat seperti kemudi tanpa power steering. Electric Power Steering (EPS) menggunakan beberapa perangkat elektronik seperti: 1. Control Module: Sebagai komputer untuk mengatur kerja EPS.

2. Motor

elektrik:

Bertugas

langsung

membantu

meringankan perputaran setir. 3. Vehicle Speed Sensor: Terletak di girboks dan bertugas memberitahu control module tentang kecepatan mobil. 4. Torque Sensor: Berada di kolom setir dengan tugas memberi informasi ke control module jika setir mulai diputar oleh pengemudi. 5. Clutch: Kopling ini ada di antara motor dan batang setir. Tugasnya

untuk

menghubungkan

dan

melepaskan

motor dengan batang setir sesuai kondisi. 6. Noise Suppressor: Bertindak sebagai sensor

yang

mendeteksi mesin sedang bekerja atau tidak. 7. On-board Diagnostic Display: berupa indikator di panel instrumen yang akan menyala jika ada masalah sengan sistem EPS. KEUNGGULAN EPS EPS tidak hanya melakukan fungsi power steering biasa, namun juga bisa mengontrol tekanan hydraulic pressure yang bereaksi berdasarkan counter-force plunger yang ada pada gear box tetapnya di dalam input shaft, oleh karena itulah karakteristik steering effort vs. tekanan hydraulic bervariasi tergantung dari kecepatan kendaraan untuk memberikan karakteristik kemudi yang optimal pas dengan kecepatan kendaraan dan kondisi kemudi. 1. Pada saat mobil dalam keadaan stationer dan berjalan lambat putaran kemudi ringan. 2. Pengaturan steering effort berdasarkan

kecepatan

kendaraan. 3. Pada kecepatan sedang dan cepat, steering effort secara akan bertambah untuk menambah kestabilan dan kenyamanan kemudi. 4. Pada kecepatan sedang dan cepat, ketika posisi kemudi berada atau mendekati posisi netral, fungsi reactionary

plunger akan menambah steering effort agar kemudi lebih stabil. 5. Ketika kendaraan melewati jalan yang rusak pada kecepatan sedang dan cepat, meskipun ada rintangan besar

dari

permukaan

jalan,

namun

tidak

akan

mempengaruhi arah control kemudi, karena tekanan ouput hydraulic untuk steering effort menjadi tinggi sama seperti power steering konvensional. 6. Sistem ini mempunyai fungsi fail-safe

sehingga

meskipun sistemnya elektrikal, temasuk control unit dan

sensors,

namun

karakteristik

power

steering

normal masih bisa di dapat. Penerapan Open Loop System A. Open loop system Sistem loop terbuka adalah sebuah sistem pengendalian dengan nilai keluaran yang dihasilkan dari sistem tersebut tidak berpengaruh

terhadap

sinyal

masukan

sistem.

Keluaran

sepenuhnya ditentukan oleh pengaturan awal. B. Elemen – elemen dasar dari sistem kontrol tebuka 1. Elemen kontrol, berfungsi untuk menentukan aksi atau tindakan

yang

harus

diambil

sebagai

akibat

dari

diberikannya masukan berupa sinyal dengan nilai yang di inginkan ke dalam sistem. 2. Elemen koreksi, berfungsi untuk mendapatkan masukan dari

pengontrol

dan

menghasilkan

keluaran

berupa

tindakan untuk merubah variabel yang sedang dikontrol. 3. Proses, merupakan proses dimana suatu variabel dikontrol. C. Penerapan open loop pada pintu otomatis. Hampir di setiap mall dan pusat-pusat perbelanjaan kita

akan

membuka

menjumpai ketika

anda

pintu

otomatis. Pintu

mendekatinya

dan

ketika anda telah melaluinya. Pintu otomatis

ini

akan

menutup tampak

sebagai pintu biasa yang sederhana namun sebenarnya pintu otomatis tidak sesederhana yang terlihat. Pintu

otomatis merupakan rangkaian mesin yang rumit yang terdiri dari banyak bagian seperti sensor dan sistem motor penggerak yang bekerja secara harmonis sehingga pintu otomatis dapat membuka dan menutup dengan aman.

Pintu otomatis dapat bekerja untuk membuka dan menutup

secara

otomatis

dengan menggunakan

teknologi sensor. Sensor merupakan suatu perangkat yang dapat objek

mendeteksi keberadaan

lainnya

mendekati

ketika

pintu

orang

seseorang

atau

otomatis.

objek

Biasanya,

atau

tersebut

sensor-sensor

tersebut akan diletakkan di sekitar pintu otomatis. Sensorsensor ini juga akan diletakkan di kedua sisi yaitu sisi dalam dan sisi luar pintu otomatis tersebut, sehingga pintu otomatis dapat bekerja dari kedua sisi. Sensor kemudian

akan mengaktifkan

menggerakkan

motor

yang

sistem akan

yang

membuka

akan dan

menutup pintu otomatis. D. Cara kerja dan jenis sensor pada pintu otomatis 1. Sensor optik Sensor ini akan memancarkan tirai infra merah yang berupa cahaya yang tidak tampak oleh mata pada jarak jangkauan

tertentu.

seseorang

atau

merah

yang

Sensor

ini

akan

sesuatu menghalangi

dipancarkan.

Jika

bereaksi cahaya

seseorang

jika infra

memasuki

area yang disinari dengan cahaya ini, maka pancaran

cahaya akan terganggu dan menjadi tidak utuh. Hal ini menyebabkan program perintah untuk menutup pintu terganggu. Terganggunya program untuk menutup pintu akan menyebabkan pintu otomatis akan terbuka. Jika objek telah menjauh dari jarak jangkauan sensor dan sinar sensor kembali utuh, maka pintu otomatis akan menutup kembali.

2. Sensor gerakan Sensor mikro.

ini

akan

memancarkan

radar

Hampir

sama

seperti

sensor optik,

pada

gelombang jika

seseorang atau sesuatu berada dalam jangkauan radar maka sensor akan bereaksi membuka pintu otomatis.

3. Sensor panas Tubuh Ketika seseorang berada di depan sensor panas tubuh,

maka

panjang

sensor

gelombang

panas

tubuh

akan menghitung

yang

dihasilkan

oleh

tubuh

manusia tersebut. Ketika orang tersebut berada dalam keadaan

diam,

maka

panjang

gelombang

yang

dihasilkan berupa panjang gelombang yang konstan dan menyebabkan

energi

panas

yang

dihasilkan

digambarkan hampir sama dengan kondisi lingkungan di sekitarnya. Ketika orang tersebut melakukan gerakan, maka

panjang

panjang

gelombang

menghasilkan lingkungan akan

gelombang panas

yang yang

di sekitarnya.

dideteksi

oleh

yang

bervariasi berbeda

Panas

sensor

dihasilkan

yang

dan

reaksi untuk membuka pintu otomatis.

dengan

berupa sehingga kondisi

dihasilkan

dilanjutkan

ini

dengan

4. Sensor tekanan Sensor

ini

biasanya

diletakkan

di

bawah

keset

yang berada di depan pintu. Sensor ini akan bereaksi terhadap tekanan berat objek yang berada di atasnya. Dan jika sensor telah menerima batasan minimal berat yang

diperlukan

untuk

membuka

pintu,

maka

pintu

otomatis pun akan terbuka.

5. Sensor jarak jauh Pada sensor ini dibutuhkan pengendali jarak jauh yang dioperasikan secara manual untuk membuka dan menutup pintu. Sensor jenis ini biasanya dipakai pada pintu garasi otomatis.

Kesimpulan Sistem loop tertutup adalah sebuah sistem pengendalian dengan nilai keluaran yang dihasilkan dari sistem tersebut, berpengaruh terhadap sinyal masukan sistem sehingga akan memodifikasinya untuk mempertahankan sinyal keluaran pada nilai yang dikehendaki. Contoh penerapan sistem ini adalah pada power steering hidrolis. Sistem loop terbuka adalah sebuah sistem pengendalian dengan nilai keluaran yang dihasilkan dari sistem tersebut tidak berpengaruh

terhadap

sinyal

masukan

sistem.

Keluaran

sepenuhnya ditentukan oleh pengaturan awal. Contoh penerapan sistem ini adalah pada pintu otomatis dengan remote control.

Diagram blok dari sistem power steering

Pengontrol Masukan

Elemen Koreksi

Proses Keluaran

+

Gir

Katup kontrol

Silinder

Penghubung

-

Posisi sudut roda

osisi sudut dari roda penggerak

Penghubung umpan balik Umpan balik negatif

Roda

Pengukuran

Diagram blok pintu otomatis

sukan (Tombol open atau close pada remote) Kontrol Nilai yang di set

Pembacaan oleh sensor

Motor listrik menggerakkan pintu Koreksi

Proses Nilai yang di inginkan