SISTEM LOOP TERTUTUP DAN TERBUKA

BAB IPENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Perkembangan ilmu dan teknologi selalu beriringan dengan tingkat peradaban menusia. Dengan bertambahnya ilmu dan teknologi yang dikuasai maupun yang diterapkan, diharapkan manusia dapat meningkatkan kesejahteraan peradaban manusia secara keseluruhan, walaupun dampak-dampak negatif selalu bermunculan seiring dengan kemajuan teknologi manusia. Dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (iptek), manusia selalu berusaha untuk mencari satu cara sehingga penerapan dari iptek itu sendiri memberikan banyak keuntungan dan meringankan beban kerja manusia.

Sistem kontrol (control system) merupakan satu kumpulan cara atau metode yang dipelajari dari kebiasaan kebiasaan manusia dalam bekerja, dimana manusia membutuhkan suatu pengamatan kualitas dari apa yang mereka telah kerjakan sehingga memiliki karakteristik sesuai dengan apa yang diharapkan pada mulanya. Perkembangan teknologi menyebabkan manusia selalu terus belajar untuk mengembangkan dan mengoprasikan pekerjaan pekerjaan kontrol yang semula dilakukan oleh manusia menjadi serba otomatis (dikendalikan oleh mesin). Dalam aplikasinya, sistem kontrol memegang peranan penting dalam teknologi.

Sebagai contoh, otomatisasi industri dapat menekan biaya produksi, mempertinggi kualitas, dan dapat menggantikan pekerjaan-pekerjaan rutin yang membosankan. Sehingga dengan demikian akan meningkatkan kinerja suatu sistem secara keseluruhan, dan pada akhirnya memberikan keuntungan bagi manusia yang menerapkannya.

BAB II

KAJIAN TEORI

1.2. SISTEM KENDALI

Sistem kendali dapat dikatagorikan dalam beberapa katagori yaitu sistem kendali secara manual dan otomatis, sistem kendali tertutup (closed loop) dan terbuka (open loop).1. Sistem kendali terbuka (open loop)

Sistem Kendali Loop Terbuka adalah suatu sistem kendali yang keluarannya tidak akan berpengaruh terhadap aksi kendali. Sehingga keluaran sistem tidak dapat diukur dan tidak dapat digunakan sebagaiperbandinganumpanbalikdenganmasukan.Jadipadasetiapmasukan didapatkan suatu kondisi operasi yang tetap. Sedangkan ketelitiannya akan tergantung pada kalibrasi. Dalam prakteknya sistem kendali loop terbuka dapat digunakan jika hubungan output dan inputnya diketahui serta tidak adanya gangguan internal dan eksternal.Konstruksinya sederhana dan perawatannya mudah dan lebih murah, tidak ada persoalan kestabilancocok untuk keluaran yang sukar diukur/tidak ekonomis (contoh : untuk mengukurkualitas keluaran pemanggang roti).

Gambar 2.1. Sistem Kendali Loop TerbukaKelemahan : gangguan dan perubahan kalibrasi untuk menjaga kualitas yang diinginkan perlu kalibrasi ulang dari waktu ke waktuKelebihan : konstruksinya sederhan dan perawatan mudah

lebih murah

tidak ada persoalan kestabilan

cocok untuk keluaran yang sukar diukurPada sistem kendali terbuka contohnya adalah pemanggang roti. Pemanggang roti (Toaster) merupakan alat yang digunakan untuk memanaskan roti sebagai makanan pagi bagian bagi orang-orang tertentu. Alat ini sederhana dan mudah dioperasikannya.Toaster atau pemanggang roti memiliki sistem yang cukup simpel. Pemanggang menggunakan radiasi untuk memanaskan sekerat roti. Saat sekerat roti diletakkan di dalam pemanggang, dan setelah dihubungkan dengan sumber, sebuah kumparan akan menjadi kemerahan. Radiasi ini akan mengeringkan dan membakar permukaan roti.Umumnya, pemanggang menggunakan kawat nikrom untuk memproduksi radiasi ini, dan kawat nikrom ini membalut suatu lembaran yang terbuat dari mika Kawat nikrom (nichrom) sendiri adalah perpaduan antara nikel dan krom. Pertama, kawat nikrom memiliki resistansi elektrik yang tinggi dibandingkan tembaga, misalnya. Meskipun kawat nikrom yang digunakan cukup pendek, namun cukup untuk menaikkan suhu tinggi. Yang kedua, nikrom tidak mengoksidasi saat dipanaskan sehingga tidak mengalami pengaratan.Bagian bagian pemanggang roti :

1. Rumah pelindungRumah pelindung dari pemanggang roti tersebut dari bahan plat yang dilapisi chrom atau dicat dengan cat tahan panas agar tidak mudah korosi/berkarat. Untuk mengetahui lebih jelas bentuk dari rumah pelindung ini dapat dilihat pada gambar :

2. Elemen pemanas

Elemen pemanas umumnya terdiri dari 3 (tiga) bagian yang dihubungkan jajar/paralel dan ditempatkan sedemikian rupa berjajar, sehingga membentuk dua rongga diantaranya. Elemen pemanas ini dibuat dari bahan pemanas yaitu kawat nikelin bulat atau pipih yang dililitkan pada lempengan mika atau asbes.Gambar dibawah ini menunjukkan bentuk dari elemen pemanas dan kawat kisi-kisi yang memisahkan roti dengan elemen pemanas dengan jarak tertentu agar roti tidak menempel pada elemen pemanas.

3. Dudukan Roti

Dudukan roti dibuat sedemikian rupa, sehingga dapat dinaik/turunkan. Menurun-nya dilakukan dengan cara ditekan (secara manual), sedangkan gerakan naik kembalinya terjadi secara otomatis menurut panas dan lamanya waktu pemanggangan yang ditentukan (diset). Gambar menunjukkan bagian dari dudukan roti tersebut. 4. Pengatur panas dan timer

Pada peralatan pemanggang roti biasanya dilengkapi dengan pengatur panas dengan bimetal atau dengan pengatur lamanya waktu pemanggangan (timer). Baik pengaturan pemanggangan dengan menggunakan pengatur panas dengan bimetal ataupun pengatur waktu (timer) pengaturannya dilakukan dengan cara memutar tombol, dengan kedudukan light, medium dan dark atau dengan kedudukan 1, 2 dan 3. Bagian pengatur panas dengan bimetal ditunjukkan pada gambar berikut.Selain bagian-bagian yang disebutkan di atas, pemanggang roti juga dilengkapi dengan bagian-bagian mekanik lainnya seperti pengangkat roti ke atas, bila roti telah cukup panas/waktu pemanggangannyaBiasanya pemanggang memiliki 2 (dua) fitur lain yaitu: Tray yang dilengkapi dengan semacam spiral (spring-loaded tray), sehingga roti yang dipanggang langsung lembam keluar dari panggangan. Pengatur waktu yang dapat mematikan pemanggang secara otomatis kemudian melepaskan tray sehingga hasil panggangan dapat keluarAlat ini bekerja sebagai penggerak utama melalui mekanik lainnya, roti yang dipanggang dapat bergerak sepanjang alat tersebut. Motor ini mendapat aliran listrik melalui kawat penghubung dari sumber yang tersedia. Prinsip kerja secara kelistrikan sama dengan peralatan pemanas yang lain, sedang secara mekanik cara kerja sebagai berikut:a. Roti tawar yang telah diiris (slice-brand) dimasukan kedalam dudukan roti.b. Tombol pengungkit ditekan ke bawah sehingga mengunci.c. Atur posisi kematangan pemanggangan (Light-Medium-Dark)d. Setelah suhu yang dikehendaki, bimetal membengkok dan menggeser mekanik sam pai pengunci terlepas keatas untuk mengeluarkan roti dari dalam pemanggang.2. Sistem kendali tertutup (closed loop)Sistem kendali loop tertutup adalah suatu sistem yang keluarannya berpengaruh langsung terhadap aksi kendali. Yang berupaya untuk mempertahankan keluaran sehingga sama bahkan hampir sama dengan masukan acuan walaupun terdapat gangguan pada sistem. Jadi sistem ini adalah sistem kendali berumpan balik, dimana kesalahan penggerak adalah selisih antara sinyal masukan dan sinyal umpan balik (berupa sinyal keluaran dan turunannya) yang diteruskan ke pengendali / controller sehingga melakukan aksi terhadap proses untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran mendekati harga yang diingankan.

Gambar 2.2. Sistem Kendali Loop Tertutup

Secara umum, elemen dari sebuah sistem kontrol rangkaian tertutup terdiri dari :1. Masukan ( reference input elemen, r )Elemen ini berfungsi untuk mengubah besaran yang dikontrol menjadi sinyal masukan acuan ( r ) bagi sistem control.2. Pengontrol / pengendali ( controller )

Berfungsi untuk memproses kesalahan (error, e ) yang terjadi setelah kesalahan tersebut dilewatkan ( dimasukkan ) melalui elemen pengontrol, akan dihasilkan sinyal yang berfungsi sebagai pengontrol proses.3. Sistem terkendali ( proses )

Elemen ini dapat berupa proses makanis, elektris, hidraulis, peneumatik maupun kombinasinya.

4. Jalur umpan balik ( feedback element ).Bagaian sistem yang mengukur keluaran yang dikontrol dan kemudian menggubahnya menjadi sinyal umpan balik ( feedback singal )5. Elemen / jalur maju ( forward gain )Bagaian dari pada sistem kontrol tanpa elemen umpan balik.Berdasarkan jumlah elemen yang menyusun suatu sistem control, terdapat beberapa variabel pengontrolan, yaitu :

1. Set Point (command input, v)

Adalah harga yang digunakan bagi variable yang di control selama pengontrolan. Harga ini tidak tergantung dari keluaran sistem.2. Masukan acuan (refrence input, r )

Sinyal aktual yang masuk pada sistem kontrol sinyal ini diperoleh dengan menyetel harga v melalui masukan sehingga dapat dipakai dalam sistem control. 3. Keluaran yang di kontrol ( controlled output, c ) Merupakan harga/nilai yang akan dipertahankan bagi variable yang dikontrol, dan merupakan harga yang ditunjukan oleh alat pencatat.

4. Variable yang dimanipulasi ( manipulated variable, m). sinyal yang keluar dari elemen (controller) dan berfungsi sebagai sinyal pengontrol tanpa adanya gangguan U.5. Sinyal umpan balik ( feedback singal, b)

Sinyal yang merupakan fungsi dari keluarn yang dicatat oleh alat pencatat.6. Kesalahan ( error , actuating sngnal, e )

Adalah selisih antara sinyal acuan r dan sinyal b. sinyal ini adalah sinyal yang dimasukkan ke elemen pengontrol ( controller ) atau pengendali denga harga yang diinginkan sekecil mungkin. Pengurangan r dan b adalah secara aljabar. Sinyal e ini menggerakkan unit pengontrol untuk menghasilkan/ mendapatkan keluaran pada suatu harga yang diiinginkan.

7. Sinyal gangguan ( disturbance, U ) Merupakan sinyal-sinyal tambahan yang tidak diinginkan. Ganguan oni cenderug mengakibatkan harga c berbeda dengan harga yang disetel melalui masukan r. Ganguan ini disebabkan oleh perubahan beban sistem : misalnya perubahan kondisi lingkungan, derau (noise), getaran dan lain-lain.

Sistem kontrol close loop :Ciri ciri : adanya umpan balik/feedback (pembandingan input output)

Kekuatan :

Mampu membarikan koreksi saat ada gangguan

Lebih akuratKelemahan : Kompleks dan mahal

Lebih sulit mencapai kestabilan Contoh sistem loop tertutup pada pendingin udara (AC) window Pada AC Window ini memiliki bentuk yang berbeda dengan bentuk lainnya, yaitu antara indoor dan outdoornya memiliki tempat yang sama (menyatu), sehingga tidak memerlukan tambahan pipa antara indoor dan outdoor AC tersebut.

Didalam pemasangan AC Window ini, kita harus melubangi tembok ruangan yang akan di pasang tersebut. Letak indoornya berada di dalam ruangan dan letak outdoornya berada di luar ruangan, tembok pembatas ini sangat di perlukan agar udara panas yang berada di luar ruangan tidak masuk ke dalam ruangan yang bersuhu rendah, yang dapat mengakibatkan kerusakan pada compressor AC Window tersebut.

Gambar 2.3. Proses Umpan Balik Pendingin Udara (AC) Diagram kotak suatu sistem pengatur suhu udara dalam ruangan diberikan oleh Gambar 2.2. Dari diagram kotak pada Gambar 2.2 , masukan dari sistem pengaturan suhu dalam ruangan adalah suhu yang dikehendaki pemakai ruangan tersebut. Pemilihan heater (pemanas) atau AC (air conditioner) disesuaikan dengan keadaan suhu dalam ruangan dan suhu yang diinginkan pemakai ruangan. Bila diinginkan suhu yang lebih hangat, maka pemanas akan dinyalakan, sebaliknya bila diinginkan suhu yamg lebih dingin, maka AC akan diaktifkan. Keluaran dari sistem ini adalah suhu dalam ruangan tersebut. Keluaran ini bisa berubah bila terdapat gangguan dari luar misalnya terik panas matahari, turun hujan salju, dan sebagainya sehingga pemberian umpan balik sangat penting untuk menjaga kestabilan suhu ruangan. Pemberian kontroler bertujuan untuk mempercepat tanggapan sistem terhadap perubahan yang mungkin terjadi akibat adanya gangguan luar.Bagian-bagian dari sistem ac window :a) Compressor(kompersi)Yaitu berfungsi untuk memompa gas freon atau gas Refrigerant ke seluruh sistem AC panas yang diserap dari evaporator dan dikeluarkan melalui kondensor.b) Condensor(penguapan)Yaitu berfungsi untuk membuang temperatur panas pada outdoor.c) Recervoir

Berfungsi untuk menyimpan gas dari condensor sebelum dialirkan ke compressor.d) Evaporator

Berfungsi untuk menyerap udara panas menjadi dingin.e) Filter Dryer

Berfungsi untuk menyaring sisa-sisa kotoran gas dan oli.f) Motor Fan dan Blower

Motor berfungsi untuk memutar kipas fan dan blower.

Blower berfungsi untuk mensirkulasikan udara yang berada di sekitar evaporator.g) HPS(High Pressure Switch)

Yaitu berfungsi untuk megukur tekanan tinggi atau kuatnya gas.

h) LPS(Low Pressure Switch)Yaitu berfungsi untuk mengukur tekanan lemah atau rendahnya gas.BAB IIIPENUTUPKesimpulan :Dari pembahasan yang telah kami dapatkan bahwa, Sistem Kendali Loop Terbuka adalah suatu sistem kendali yang keluarannya tidak akan berpengaruh terhadap aksi kendali.

Sehingga keluaran sistem tidak dapat diukur dan tidak dapat digunakan sebagaiperbandinganumpanbalikdenganmasukan.Jadipada setiapmasukan didapatkan suatu kondisi operasi yang tetap. Sedangkan ketelitiannya akan tergantung pada kalibrasi.Pada kesempatan ini, kami mengambil contoh untuk sistem kendali loop terbuka yakni Pemanggang Roti. Yang pada dasarnya pemanggang roti ini tidak memiliki sistem umpan balik pada proses.

Sedangkan pada system loop tertutup lebih detail dari pada system loop terbuka di dalam system loop tertutup terdapat umpan balik yang apabila struktur terdapat kesalahan maka dapat dideteksi pada saat penggunaan karena komponen-komponen yang rumit oleh sebab itu dari segi biaya juga sangat mahal.

S P B

SISTEM LOOP TERBUKA

DAN

SISTEM LOOP TERTUTUP

OLEH :

ANI ANGGRAENI SULISTYO115524232

ANISA NOVI ALFIYANA115524239

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

PROGRAM STUDI S1 PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

2014