Download pdf - Cara kerja pneumatik

Transcript
Page 1: Cara kerja pneumatik

4–1

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 3–10

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.

Page 2: Cara kerja pneumatik

4–2

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.

Page 3: Cara kerja pneumatik

4–3

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)

Page 4: Cara kerja pneumatik

4–4

- 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/Bening Info umum

Page 5: Cara kerja pneumatik

4–5

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.

Page 6: Cara kerja pneumatik

4–6

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

Page 7: Cara kerja pneumatik

4–7

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 ‘T’junction

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

Page 8: Cara kerja pneumatik

4–8

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)

Page 9: Cara kerja pneumatik

4–9

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)

Page 10: Cara kerja pneumatik

4–10

6. Simbol katup searah

Check valveSpring loaded check valve

Shuttle valve: ‘OR’ function

Two pressure valve: ‘AND’function

Quick exhaust valve

7. Simbol Katup pengatur aliran

Flow control valve adjustable

One–way 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

Page 11: Cara kerja pneumatik

4–11

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

Page 12: Cara kerja pneumatik

4–12

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).

Page 13: Cara kerja pneumatik

4–13

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:

Page 14: Cara kerja pneumatik

4–14

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

Page 15: Cara kerja pneumatik

4–15

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 10–30 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

Page 16: Cara kerja pneumatik

4–16

- 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 ¾ untuk relay NO dan ½ 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

Page 17: Cara kerja pneumatik

4–17

- 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

Page 18: Cara kerja pneumatik

4–18

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

Page 19: Cara kerja pneumatik

4–19

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).

Page 20: Cara kerja pneumatik

4–20

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

Page 21: Cara kerja pneumatik

4–21

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

Page 22: Cara kerja pneumatik

4–22

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

Page 23: Cara kerja pneumatik

4–23

- 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)

Page 24: Cara kerja pneumatik

4–24

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)

Page 25: Cara kerja pneumatik

4–25

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)

Page 26: Cara kerja pneumatik

4–26

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:

Page 27: Cara kerja pneumatik

4–27

M3

S2 S1 S3Anticlockwise rotation Stop Clockwise

Rotation

M1

U V W

F1

K1 K2

L1 L2

220 V

380 V T1

F2

L1

L2

L3

380 V 50 Hz

Page 28: Cara kerja pneumatik

4–28

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

Page 29: Cara kerja pneumatik

4–29

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