1A Kursus BAB 2

Modul 2

Berbagai Komponen Sistem Pneumatik

Sistem pneumatik terdiri dari beberapa tingkatan yang mencerminkan perangkat

keras dan aliran sinyal.

Berbagai tingkatan yang membentuk lintasan kontrol untuk aliran sinyal mulai

dari sinyal masukan menuju sinyal keluaran.

II.1. Pengadaan dan penyaluran udara bertekanan

Udara bertekanan untuk penggunaan pneumatik harus dapat memadai dan

memiliki kualitas yang baik. Udara dimampatkan kira-kira menjadi 1/7 dari

volume udara bebas oleh kompresor dan disalurkan melalui suatu sistem

pendistribusian udara. Untuk menjaga kualitas udara yang diterima,

peralatan unit pemelihara udara (service unit) harus digunakan untuk

mempersiapkan udara sebelum digunakan ke dalam sistem kontrol

pneumatik. {B 2}

Kerusakan dalam sistem pneumatik bisa dikurangi jika udara bertekanan

dipersiapkan dengan benar. Untuk hal tersebut aspek dibawah ini harus

diperhatikan guna untuk mendapatkan udara yang berkualitas.

II.1.1. Kuantitas udara yang diinginkan harus memenuhi kebutuhan sistem

II.1.2. Jenis kompresor yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan sistem

II.1.3. Tangki penyimpanan udara yang memadai

II.1.4. Persyaratan udara yang bersih

II.1.5. Tingkat kelembaban udara yang dapat mengurangi korosi dan lembab

II.1.6. Persyaratan pelumasan jika diperlukan

Temperatur udara dan pengaruh lain yang rendah pada sistem

Persyaratan tekanan kerja

Ukuran katup dan saluran harus memenuhi kebutuhan sistem

Pemilihan bahan dan kebutuhan sistem harus sesuai dengan lingkungan

Tersedianya titik-titik drainase dan saluran buangan pada sistem distribusi

Tata letak sistem pendistribusian udara yang sesuai.

Disain dari komponen pneumatik direncanakan untuk maksimum operasi pada

tekanan 8 s/d 10 bar (800 s/d 1000 kPa), tetapi dalam praktek dianjurkan

2beroperasi pada tekanan 5 s/d 6 bar (500 s/d 600 kPa) untuk penggunaan yang

ekonomis. Memperhatikan adanya kerugian tekanan pada sistem distribusi maka

kompresor harus menyalurkan udara bertekanan 6.5 s/d 7 bar, sehingga pada

sistem kontrol, tekanan tetap tercapai sebesar 5 s/d 6 bar.

Sebuah tangki udara harus dipasang untuk mengurangi faktorturun naiknya

tekanan. Biasanya kompresor beroperasi mengisi tangki udara jika dibutuhkan

dan tangki berfungsi sebagai cadangan udara untuk jangka waktu tertentu. Hal

ini dilakukan guna mengurangi kerja kompresor untuk hidup mati dalam siklus

pendek.

Sistem pengadaan udara bertekanan

Jika sistem pneumatik membutuhkan oli, maka dibutuhkan peralatan unit

pemelihara udara yang terpisah dari yang tidak mebutuhkan pelumasan.

Unit Pemelihara Udara bertekanan

Adanya kebutuhan udara yang tinggi pada tahapan pemakaian tertentu, maka

dibutuhkan sistem distribusi udara yang mampu memberikan jumlah udara yang

tinggi dan tekanan yang stabil. Sistem distribusi yang dipakai berupa sistem

cincin, karena cara ini dapat meredam pengaruh turun naiknya tekanan. Sistem

cincin ini tata letak pemipaannya harus mem punyai kemiringan 1-2% untuk

mengalirkan embun yang menjadi air yang disebabkan proses kondensasi dari

kompresor. Jika terjadi tingkat kondensasi yang tinggi maka peralatan pengering

udara harus dipasang dan disesuaikan dengan kualitas udara kering yang

dibutuhkan.Proses kondensasi salah satu penyebab kerusakan pada sistem

kontrol pneumatik. {B 2.5}

Unit pemelihara udara terdiri atas : {B 2.4}

Penyaring udara bertekanan

Pengatur tekanan udara

Pelumas udara bertekanan

Kombinasi ukuran dan jenis yang benar dari elemen ini ditentukan oleh

penerapan dan permintaan dari sistem kontrol. Unit pe/nelihara udara dipasang

pada setiap jaringan kerja sistem kontrol untuk menjamin kualitas udara bagi tiap

tugas sistem kontrol.

Penyaring udara bertekanan

Penyaring udara bertekanan mempunyai tugas memisahkan semua yang

mencemari udara bertekananyang mengalirmelaluinya, sebagaimana juga

memisahkan air yang telah terkondensasi. Udara bertekanan masuk ke dalam

mangkuk penyaring melalui lubang masukan. Tetes air dan butiran kotoran

dipisahkan dari udara bertekanan dengan prinsip sentrifugal dan jatuh ke bagian

bawah mangkuk penyaring. Kumpulan air yang ditampung oleh mangkuk

penyaring harus dikeluarkan sebelum mencapai batas maksimum yang

ditunjukkan oleh mangkuk. Kalau tidak, air ini akan mengalir kembali bersama

udara bertekanan kedalam sistem.

PengaturTekanan Udara

Kegunaan pengatur adalah untuk menjaga tekanan kerja (tekanan sekunder)

relatif konstan meskipun tekanan udara turun naik pada saluran distribusi

(saluran primer) dan bervariasinya pemakaian udara.

Pelumas Udara bertekanan

Kegunaan alat ini untuk menyalurkan oli berupa kabut dalam jumlah yang dapat

diatur, lalu dialirkan ke sistem distribusi dari sistem kontrol dan komponen

pneumatikyang membutuhkannya.

2.3 Katup

Katup dapat dibagi dalam beberapa grup berdasarkan fungsinya yang berkaitan

dengan jenis sinyal, cara aktifnya, dan konstruksinya.Fungsi utama dari katup

adalah untuk merubah, membangkitkan atau mengbatalkan sinyal untuk tujuan

penyensoran, pemrosesan, dan pengontrolan. Sebagai tambahan, katup dipakai

juga sebagai katup daya untuk menyuplai udara bertekanan ke aktuator. Maka

kategori berikut masih relevan:

Katup kontrol arah

- Elemen sinyal

- Elemen pengolah

- Elemen daya

Katup satu arah

Katup kontrol aliran

Katup kontrol tekanan

Katup kombinasi

Katup Kontrol Arah

Katup kontrol arah mengontrol sinyal udara yang lewat dengan cara

membangkitkan, mengubah, atau mengalihkan sinyal.

Dalam bidang teknologi kontrol ukuran dan konstruksi katup tidak kalah penting

dibandingkan dengan pembangkitan sinyal dan cara aktifnya.Konstruksi dari

katup kontrol arah ada 2 macam yaitu jenis poppet dan jenis geser. Jenis poppet

untuk laju aliran yang rendah dan biasanya digunakan sebagai sinyal masukan

dan sinyal pengolah. Sedangkan jenis katup geser mampu memberikan aliran

yang lebih besar, sehingga memungkinkan katup ini berfungsi sebagai pengonrol

daya dan aktuator.

Katup dinyatakan dari:

Jumlah saluran atau bukaan : 2,3,4,5 saluran, dst.

Jumlah posisi kerja : 2,3 posisi, dst.

Cara mengaktifkan katup : manual, pilot udara, solenoid, dst.

Cara pengembalian posisi kerja : pegas, udara , dst.

Operasi tertentu : tambahan pengaktifan manual

(manual override), dst.

Jika katup arah difungsikan sebagai elemen sinyal, maka akan menghasilkan

sinyal bila diaktifkan (misal dengan tuas rol) untuk informasi (misal informasi

posisi silinder). Elemen sinyal ada yang kecil dalam ukuran dan kecil dalam pulsa

yang dihasilkan.meskipun aliran pulsa kecil, tapi bekerja dengan tekanan penuh.

Jika sebagai elemen pengolah, katup kontrol arah mengalihkan, membangkitkan,

atau merubah sinyal, bergantung pada sinyal masukan yang diterima. Elemen

pengolah bisa diberi elemen tambahan seperti katup fungsi AND (dan) atau OR

(atau) untuk membuat kondisi kontrol yanc diinginkan.

Jika sebagai elemen daya, katup kontrol arah harus mengirimkan volume udara

yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan aktuator, dan bila dibutuhkan

volume aliran udara yang lebih besar, maka diperlukan ukuran katup yang lebih

besar. Tentu saja katup yang lebih besar akan membutuhkan saluran dan

manifold yang lebih besar untuk mengirim udara ke aktuator.

Katup satu arah membolehkan sinyal mengalir melalui katup dalam satu arah

saja dan aliran arah sebaliknya disumbat. Ada banyak variasi dalam ukuran dan

konstruksi dikembangkan dari katup searah. Disamping itu katup satu arah

dengan fungsi elemen yang lain membentuk elemen yang terpadu, seperti katup

kontrol aliran satu arah, katup aliran keluar cepat (Quick Exhaust), katup fungsi

DAN, katup fungsi ATAU.

Katup Kontrol Aliran

Katup kontrol aliran menghambat atau mencekik udara dalam arah tertentu untuk

mengurangi laju aliran udara dan juga mengatur aliran sinyal.Jika. katup kontrol

aliran diputar penuh ke kiri maka aliran akan terbuka luas, sehingga aliran udara

akan hampir sama jumlahnya dengan jika katup tidak dipasang. Dalam beberapa

hal dimungkinkan untuk mendapatkan variasi bukaan dari katup. Mulai dari

terbuka penuh sampai tertutup penuh. Jika katup kontrol aliran digabungkan

dengan katup satu arah sehingga fungsi kontrol aliran bekerja satu arah dan arah

yang berlawanan akan mengalirkan udara secara penuh tanpa melalui cekikan.

Tanpa terpasangnya katup satu arah, maka pembatas membatasi aliran udara

pada kedua arahnya. Katup kontrol aliran dipasang sedekat mungkin dengan

elemen kerja jika dimungkinkan dan harus bisa diatur untuk memenuhi

kebutuhan dan aplikasinya.

Katup Kontrol Tekanan

Katup kontrol tekanan banyak dipakai dalam sistem kontrol pneumatik. Ada tiga

grup utama :

Katup pengatur tekanan

Katup pembatas tekanan

Katup sekuens tekanan

Katup pengatur tekanan mengatur tekanan kerja dalam rangkaian kontrol dan

menjaga tekanan agartetap konstan dengan mengabaikan faktorturun naiknya

tekanan di dalam sistem.

Katup pembatas tekanan banyak dipakai pada sisi aliran keluaran dari

kompresorguna menjamin agartangki terbatas tekanannya.sebagai faktor

keamanan dan menjamin tekanan yang disuplai ke sistem sudah diatur pada

tekanan yang benar.

Katup sekuens tekanan menyensor tekanan saluran luar dan membandingkan

tekanan saluran itu terhadap harga tekanan yang diminta. Bila harga tekanan

terpenuhi, maka katup akan memberikan sinyal. Pengaturan harga tekanan yang

diminta dengan cara mengatur pegas yang meiawan tekanan masuk.

Katup Kombinasi

Bermacam elemen yang fungsinya dikombinasikan, akan didapatkan sebuah

fungsi yang baru. Komponen yang baru bisa dibangun dengan meng

kombinasikan tiap elemen atau diproduksi sebagai satu elemen yang kompak

untuk mengurangi kerumitan dan ukuran. Salah satu contoh adalah katup tunda

waktu yang mengkombinasikan katup pengontrol aliran satu arah, sebuah

tabung, dan sebuah katup kontrol arah 3/2.

Katup-katup kombinasi yang lain termasuk katup pengontrol aliran satu arah,

katup pengaman mulai harus dengan dua tangan, dan katup impuls.

2.4 Prosesor : katup dan elemen logika

Perkembangan lebih lanjut dari elemen pengolah dalam sistem pneumatik telah

menghasilkan sistem elemen pengolah dalam bentuk modular, yang

memasukkan katup kontrol arah dan elemen logika untuk melakukan tugas

elemen pengolah terpadu. Hal ini juga mengurangi ukuran, biaya, dan kerumitan

dari sistem kontrol.

Untuk melengkapi katup kontrol arah pada elemen pengolah, ada beberapa

elemen tambahan yang mengkondisikan sinyal kontrol untuktugastertentu.

Elemen itu adalah:

Katup fungsi DAN (katup dua tekanan)

Katup fungsi ATAU (katup OR)

Elemen - elemen ini turunan dari katup satu arah memiliki kaidah logika. Katup -

katup ini memiliki tiga saluran, dua sebagai saluran masukan dan satu saluran

keluaran.

2.5 Aktuator : elemen kerja dan katup kontrol arah

Grup aktuator mencakup aktuator jenis gerak lurus dan putar yang ukuran dan

konstruksinya bervariasi pula. Aktuator dilengkapi dengan elemen kontrol akhir

yang mengirimkan volume udara yang dibutuhkan untuk menjalankan aktuator.

Biasanya katup ini akan disambungkan langsung dengan catu daya dan

dipasang dekat dengan aktuator untuk memperkecil kerugian akibat hambatan.

Aktuator dapat digolongkan ke dalam beberapa kelompok:

Aktuator gerak lurus :

- Silinder kerja-tunggal

- Silinder kerja-ganda

Aktuator gerak putar:

- Jenis ayun

- Motor pneumatik

2.6 Sistem: rangkaian kontrol

Menggerakkan silinder adalah salah satu pertimbangan yang penting dalam

pengembangan solusi dari sistem kontrol. Energi pneumatik dikirim ke silinder

melalui elemen kontrol akhir atau katup kontrol arah. Arah gerakan silinder

dikontrol oleh sebuah katup tombol tekan. rangkaian untuk keperluan tersebut

dikembangkan.

Rangkaian kontrol untuk silinder kerja tunggal

Masalah

Batang piston silinder kerja-tunggal bergerak keluar pada saat silinder menerima

udara bertekanan. Jika udara bertekanan dihilangkan, secara otomatis piston

kembali lagi ke posisi awal.

Pemecahan

Sebuah katup akan mengeluarkan sinyal ketika sebuah tombol tekan ditekan dan

sinyal hilang bila tombol dilepas. Katup kontrol arah jalan 3/2 adalah sebagai

katup pembangkit sinyal. Jenis katup ini cocok untuk mengontrol sebuah silinder

kerjatunggal.Rangkaian meliputi hal-hal:

Silinder kerja tunggal mempunyai satu lubang masukan udara dan satu lubang

pembuangan serta pegas untuk gerakan kembali.

Katup kontrol arah jalan 3/2 mempunyai 3 lubang dan 2 posisi kontak, tombol

tekan untuk mengaktifkan dan pegas untuk kembali.

Udara bertekanan dari catu daya dihubungkan ke katup jalan 3/2.

Sambungan udara bertekanan antara katup dan silinder

Katup kontrol arah jalan 3/2 mempunyai 3 lubang. Lubang masukan,

pembuangan, dan keluaran.Hubungan antara lubang ini ditentukan oleh lintasan

yang ada di dalam katup, jumlah variasi aliran ditentukan oleh jumlah posisi

katup.Dalam hal ini ada 2 posisi.

Posisi awal:

Posisi awal (rangkaian kiri) didefinisikan sebagai posisi istirahat dari sistem.

Semuabagianterhubungdantomboltidakditekanoleh operator. Udara bertekanan

dari catu daya ditutup, piston masuk kedalam oleh dorongan pegas kembali.

Lubang masukan silinder dihubungkan ke lubang pembuangan melalui katup.

Pengiriman udara bertekanan diputus oleh katup.

Tombol ditekan :

Menekan tombol tekan berarti memindahkan posisi katup jalan 3/2, melawan

pegas katup. Diagram (rangkaian kanan ) menunjukkan katup teraktuasi pada

posisi kerja. Udara bertekanan dari catu daya melalui katup masuk ke lubang

masukan silinder kerja tunggal. Udara bertekanan yang terkumpul menyebabkan

batang piston bergerak keluar melawan gaya pegas kembali. Segera setelah

piston sampai pada posisi akhir langkah maju, maka tekanan udara di dalam

tabung silinder meningkat mencapai harga maksimum.

Tombol dilepas :

Segera setelah tombol dilepas, maka pegas di katup mengembalikan katup pada

posisi awal dan batang piston silinder kembali masuk. Jika tombol tekan

diaktifkan lalu dilepas sebelum silinder keluar penuh, piston masuk kembali

secara langsung. Maka ada hubungan kontrol langsung antara pengoperasian

tombol tekan dan posisi silinder. Hal ini memungkinkan silinder bisa keluar tanpa

mencapai akhir langkah.

Catatan:

Kecepatan keluar dan kecepatan masuk dari silinder berbeda. Silinder bergerak

keluar digerakkan udara bertekanan. Selama mundur kecepatan diatur oleh

pegas kembali dari silinder. Maka kecepatan gerak arah piston keluar lebih cepat

daripada kecepatan masuk kembali.

Rangkaian kontrol ui silinder kerja ganda

Masalah :

Batang piston silinder kerja ganda bergerak keluar ketika sebuah torn be ditekan

dan kembali ke posisi awal ketika tombol dilepas. Silinder kerj; ganda bisa

dimanfaatkan gaya kerjanya pada kedua arah gerakan, karen; selama bergerak

keluar dan masuk silinder dialiri udara bertekanan.

Pemecahan :

Sebuah katup diperlukan untuk membangkitkan sebuah sinyal dar membatalkan

sinyal yang lain ketika tombol ditekan, danmenukarsinys itu sebaliknya ketika

tombol dilepas. Dipakai katup kontrol arah 4/2 yarn merupakan katup pembangkit

sinyal dengan dua lubang sinyal keluaran Katup ini cocok untuk mengendalikan

sebuah silinder kerja-ganda Rangkaian yang dibuat akan berupa :

Silinder kerja-ganda dengan dua lubang masukan

Katup kontrol arah 4/2 mempunyai 4 lobang dan 2 posisi kontak.tombo untuk

mengaktifkan, dan pegas untuk gaya kembali.

Catu daya udara bertekanan dihubungkan ke katup 4/2

Dua sambungan udara bertekanan antara katup dan silinder.

Posisi awal :

Posisi awal (rangkaian kiri) semua hubungan dibuat tidak ada tekanan dan

tombol tidak ditekan oleh operator. Pada posisi tidak diaktifkan, udara

bertekanan diberikan pada sisi batang piston silinder, sedangkan tekanan pada

sisi piston silinder dibuang melalui saluran buang katup.

Tombol ditekan :

Menekan tombol berarti memindahkan posisi katup 4/2 melawan gaya pegas

pengembali. Diagram (rangkaian kanan) menunjukkan katup teraktuasi pada

posisi kerja. Dalam posisi ini suplai udara bertekanan disambungkan ke sisi

piston silinder sambil sisi batang piston disambungkan pada saluran

pembuangan. Tekanan pada sisi piston mendorong keluar batang piston. Pada

saat langkah keluar penuh dicapai, tekanan pada sisi piston mencapai

maksimum.

Tombol dilepas :

Sekali tombol tekan dilepas, pegas pengembali katup menekan katup kembali ke

posisi awal. Sekarang suplai udara bertekanan disambung ke sisi batang piston

silinder, sambil sisi piston silinder disambungkan ke pembuangan melalui lubang

pembuangan katup, sehingga batang piston silinder kembali masuk.

Catatan:

Kecepatan keluar dan masuk silinder berbeda, kenyataannya bahwa volume

silinder pada sisi batang piston lebih kecil dari pada sisi piston.

Maka volume suplai udara bertekanan selama arah masuk lebih kecil daripada

arah keluar sehingga silinder masuk lebih cepat.

Jika tombol tekan dilepas sebelum silinder keluar sampai langkah penuh,

sehingga batang piston akan kembali masuk dengan segera. Maka dari itu ada

hubungan langsung antara pengoperasian tombol dan posisi batang piston

silinder.