1. Teknik OtotronikBAB 9 mungkin. Misalnya, seorang pelari100 yard mempunyai tujuan untukDASAR SISTEM KONTROLberlari dalam jarak tersebut dalamwaktu sesingkatnya. Seorang pelarimaraton, tidak hanya harus berlari Satu dari pertanyaan yang seringdalam, jarak tersebut secepatditanyakan oleh serang pemula padamungkin, tapi untuk mencapai halsistem kontrol adalah : Apakah yangtersebut diaharusmengaturdimaksud dengan sistem kontrol?pemakaian energi dan memikirkanUntuk menjawab pertanyaan itu, kitacara terbaik untuk perlombaandapat mengatakan bahwa dalantersebut. Cara untuk mencapai tujuankehidupan sehari-hari kita, tedapatini biasanya melibatkan penggunakansejumlah tujuan yang harus dicapai.sistem kontrol yang melaksanakanMisalnya, dalam bidang rumahstrategi kontrol tertentu.tangga, kita perlu mengatur suhu dan Kontrol automatik(otomatis)kelembaban rumah dan bangunantelah memegang peranan yanguntuk kenyamanan hidup. Untuktransportasi,kitaharussangat penting dalam perkembanganilmu dan teknologi. Di sampingmengendalikan mobil dan pesawatsangat diperlukan pada pesawatuntuk bergerak dari satu lokasiruang angkasa, peluru kendali, sistemkelokasi lainnnya dengan aman danpengemudian pesawat,danakurat.sebagainya kontrol automatik telahmenjadi bagian yang penting danterpadu dari proses-proses dalampabrik dan industri modern. Misalnya,kontrol otomatis perlu sekali dalamkontrol numerik dari mesin alat-alatbantu di industri juga perlu sekali Gambar 9.1 Blok Diagram Sistem dalam operasiindustri seperti Kontrol Secara Umumpengontrolan tekanan, suhu,kelembaban, viskositas, dan arusdalam industri proses. Pada bidang industri, prosesKarena kemajuan dalam teorimanufaktur mempunyai sejumlah dan praktek kontrol automatiktujuan untuk mendapatkan hasil yang memberikankemudahandalamakanmemuaskanpermintaan mendapatkan performansi dari sistemketelitian dan keefektifan biaya. dinamik, mempertinggi kualitas danManusia mempunyai kemampuan menurunkanbiayaproduksi,untuk melaksanakan tugas dalammempertinggilaju produksi,ruang lingkup yang luas, termasuk dimeniadakan pekerjaan-pekerjaandalamnya pembuatan keputusan. rutin dan membosankan yang harusBeberapa tugas ini seperti mengambildilakukan olehmanusia,danbenda dan berjalan dari satu tempat sebagainya, maka sebagian besarke tempat lainnya, sering dikerjakaninsinyur dan ilmuwan sekarang harusdengan cara yang biasa. Padamempunyai pemahaman yang baikkondisi tertentu, beberapa dari tugas dalam bidang ini.ini dilakukan dengan cara sebaikDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)169

2. Teknik OtotronikSejarah Perkembangan system yang berarti. Semenjak akhir tahuncontrol dapat diceritakan sebagai 1950, penekanan persoalan dalamberikut. Hasil karya pertama yang disain sistem kontrol telah digeserpenting dalam kontrol automatik dari disain salah satu dari beberapaadalah governor sentrifugal untuk sistem yang bekerja menjadi disainpengontrolan kecepatan mesin uapsatu sistem optimal dalam suatuyang dibuat oleh James Watt padapengertian yang berarti.abad kedelapanbelas. Hasil karya lain Karena plant modern denganyang penting pada tahap awalmulti-masukan dan multi-keluaranperkembangan teori kontrol dibuat menjadi semakin kompleks, makaoleh Minorsky, Hazen, Nyquist, dandeskripsi sistem kontrol modern me-sebagainya. Pada tahun 1922,merlukan banyak persamaan. TeoriMinorskymembuat kontroler kontrol klasik, yang hanya membahasautomatik untuk pengemudian kapal sistem satu masukan satu keluaran,dan menunjukkan cara menentukan sama sekali tidak dapat digunakankestabilan dari persamaan diferensial untuk sistem multi-masukan multi-yang melukiskan sistem. keluaran. Semenjak sekitar tahunPada tahun 1932 Nyquist 1960, teori kontrol modern telahmengembangkan suatu prosedurdikembangkan untuk mengatasi ber-yangrelatif sederhanauntuktambah kompleksnya plant modernmenentukan kestabilan sistem loop dan persyaratan yang keras padatertutup pada basis respons loopketelitian, berat, dan biaya untukterbuka terhadap masukan tunakkebutuhan militer, ruang angkasa,(steady state) sinusoida. Pada tahundan industri.1934 Hazen, yang memperkenalkan Dengan adanya komputer elek-istilah servomekanisme untuk sistem tronik analog, digital, dan hibrid yangkontrol posisi, membahas disain dapat digunakan pada perhitungan-servomekanisme relay yang mampu perhitungan yang kompleks, makamengikuti dengan baik masukan yangpenggunaan komputer dalam disainberubah.sistem kontrol dan penggunaan kom-Selama dasa warsa 1940-an,puter yang dipasang langsung padametode respons frekuensi memung-sistem kontrol sekarang menjadikinkan para insinyur untuk mendisainpraktis dan umum. Komputer analogsistem kontrol linear berumpan-balikadalah istilah yang digunakan untukyang memenuhi persyaratan kinerja.menggambarkan alat penghitungDari akhir tahun 1940 hingga awal yang bekerja pada level analog,tahun 1950, metode tempat kedudu- dengan arus searah. Level analog dikan akar dalam disain sistem kontrolsini adalah lawan dari level digital,benar-benar telah berkembang. yang mana level digital adalah levelMetode respons frekuensi dantegangan high (tinggi) dan lowtempat kedudukan akar, yang meru- (rendah), yang digunakan dalampakan inti teori kontrol fisik, akanimplementasi bilangan biner (hanyamembawa kita ke sistem yang stabilmempunya 2 jenis nilai, yaitu 0 ataudan memenuhi seperangkat persya-1). Secara mendasar, komponenratan kinerja yang hampir seimbang. elektronik yang digunakan sebagaiSistem semacam itu pada umumnya inti dari komputer analog adalah op-tidak optimal dalam setiap pengertian amp.170 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 3. Teknik Ototronik Tentunya pada komputer digitalPerkembangan baru-baru iniyang bekerja adalah menggunakan dalam teori kontrol modern adalahlevel digital. Komputer yang sering dalam bidang kontrol optimal baikkita jumpai sekarang ini termasuk sistemdeterministik(tertentu)dalam jenis komputer digital, kalku-maupun stokastik (acak), demikianlator salah satunya. Sedangkan kom- juga kontrol belajar dan adaptif dariputer hibrid sendiri merupakan ga-sistem yang rumit. Dewasa inibungan antara komputer analog komputer digital telah menjadi lebih(dengan arus searah) dan digital. murah dan semakin ringkas, makaDengan demikian kombinasi kom-digunakan sebagai bagian integralputer analog yang memberikan ke-dari sistem kontrol. Penerapan teorimampuan dalam hal kecepatan,kontrol modern dewasa ini jugakeluwesan dan kemudahan untuk meliputi sistem yang bukan rekayasa,berkomunikasi langsung dengan seperti sistem biologi, biomedikal,kemampuan komputer digital dalamekonomi dan sosial ekonomi.hal kecermatan, logika dan ingatan,Variabel yang dikontrol adalahmaka sangatlah besar manfaatnya besaran atau keadaan yang diukurdidunia keilmuan. Simulasi yang dan dikontrol. Variabel yangdinamik dan kemampuan pemecahan dimanipulasi adalah besaran ataupersamaan diferensial dengan kece-keadaan yang diubah oleh kontrolerpatan tinggi dapat dilaksanakan olehuntuk mempengaruhi nilai variabelbagian analog, sementara olahan sta-yang dikontrol. Dalam keadaantis dan aljabar dapat ditangani dinormal, variabel yang dikontrolbagian digital. Dengan demikian dayaadalah keluaran dari sistem. Kontrolguna dan hal ekonomi, secara kese-berarti mengukur nilai dari variabelluruhan dari suatu sistem dapat sistem yang dikontrol dan menerap-dimaksimalkan.kan variabel yang dimanipulasi ke Pada tahun-tahun belakangansistem untuk mengoreksi atau mem-ini, sistem kontrol memegang peran- batasi penyimpangan nilai yangan penting dalam perkembangan dan diukur dari nilai yang dikehendaki.kemajuan peradaban dan teknologi Pada penelaahan rekayasa, kitamodern. Dalam prakteknya, setiapperlu menentukan istilah-istilah tam-aspek aktivitas sehari-hari dipengaru-bahanyang diperlukan untukhi oleh beberapa model sistem kon-menjelaskan sistem kontrol, sepertitrol. Sistem kontrol sangat banyakmisalnya: plant, gangguan-gangguan,ditemukan di setiap sektor industri,kontrol umpan balik, dan sistemseperti pengendalian kualitas darikontrol umpan balik. Berikut ini akanproduk yang dihasilkan, lajur pema- diberikan definisi-definisi tersebut.sangan otomatik, pengendalian me- Kemudian penjelasan mengenaisin, teknologi luar angkasa dan sistem loop tertutup dan loop terbuka,sistem persenjataan, pengendalian dan juga kelebihan-kelebihan dankomputer. sistem transportasi, sistem kekurangan-kekurangannyadaya, robotik, dan lan-lain. Bahkan dibandingkan dengan sistem kontrolpengendalian dari sistem persedianloop terbuka dan loop tertutup.barang, sosial dan ekonomi dapatAkhirnya akan diberikan juga definisididekati dengan teori kontrol automa- sistem kontrol belajar dan adaptif.tik.Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)171 4. Teknik Ototronik Istilah plant didefinisikan sebagai sistem.Jika suatu gangguanseperangkat peralatan,mungkindibangkitkan dalam sistem, disebuthanya terdiri dari beberapa bagian internal,sedangkangangguanmesin yang bekerja bersama-sama, eksternal dibangkitkan di luar sistemyang digunakan untuk melakukan dan merupakan suatu masukan.suatu operasi tertentu. Dalam bukuIstilah kontrol umpan balik dapatini, setiap obyek fisik yang dikontrol dijelaskan sebagai berikut. Kontrol(seperti tungku pemanas, reaktor umpan balik mengacu pada suatukimia, dan pesawat ruang angkasa)operasi,yang denganadanyadisebut plant. gangguan, cenderung mengurangi Istilah proses (process) menurutperbedaan antara keluaran darikamus Merriam-Webster mendefinisi- sistem dan suatu acuan masukan dankan proses sebagai operasi ataubahwahal itudilakukannyaperkembangan alamiahyang berdasarkan pada perbedaan ini. Diberlangsung secara kontinu yangsini hanya gangguan yang tidakditandaiolehsuatuderetan diperkirakan yangditentukanperubahan kecil yang berurutan demikian, karena gangguan yangdengan cara relatif tetap dan menuju dapat diperkirakan atau gangguanke suatu hasil atau keadaan akhiryang diketahui dapatselalutertentu; atau suatu operasi yangdikompensasi di dalam sistemsengaja dibuat, berlangsung secara tersebut.kontinu, yang terdiri dari beberapa Istilah sistem kontrol umpanaksi atau perubahan yang dikontrol,balik. Sistem yang mempertahankanyang diarahkan secara sistematis hubungan yang ditentukan antaramenuju ke suatu hasil atau keadaan keluaran dan beberapa masukanakhir tertentu. Dalam buku ini, setiap acuan,dengan membandingkanoperasi yang dikontrol disebut proses. mereka dan dengan menggunakanSebagai contoh adalah proses kimia,perbedaan sebagai alat kontrolekonomi, dan biologi.dinamakan sistem kontrol umpan Istilah sistem (system) balik. Contoh untuk sistem ini adalahdidefinisikan sebagai kombinasi dari sistem kontrol suhu ruangan. Denganbeberapa komponen yang bekerja mengukur suhu ruangan sebenarnyabersama-sama dan melakukan suatu dan membandingkannya dengansasaran tertentu. Sistem tidak suhu acuan (suhu yang dikehendaki),dibatasi hanya untuk sistem fisik saja.termostat menjalankan alat pemanasKonsep sistem dapat digunakan pada atau pendingin, atau mematikannyagejala yang abstrak dan dinamissedemikianrupa sehinggaseperti yang dijumpai dalam ekonomi. memastikan bahwa suhu ruanganOleh karena itu, istilah sistem harustetap pada suhu yang nyaman tidakdiinterpretasikan untuk menyatakan tergantung dari keadaan di luar.sistem fisik, biologi, ekonomi, dan Sistem kontrol umpan balik tidaksebagainya.terbatas di bidang rekayasa, tetapi Istilah gangguan (disturbances) dapat juga ditemukan di berbagaididefinisikan didefinisikan sebagaimacam bidang bukan rekayasa.suatusinyalyang cenderungTubuh manusia, misalnya, adalahmempunyai pengaruhyang sistem kontrol umpan balik yangmerugikan pada harga keluaransangat maju. Baik suhu tubuh172Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 5. Teknik Ototronikmaupun tekanan darah dijaga tetap sebagaisuatu sistemkontrolkonstan dengan alat umpan balik faalberumpan-balik dengan keluarantubuh. Kenyataannya, umpan balikberupa posisi, kecepatan, ataumelaksanakan fungsi yang vital. lapercepatan mekanik. Oleh karena itu,membuat tubuh manusia relatif tidak istilah servomekanisme dan sistempeka terhadap gangguan eksternal, pengontrolan posisi (atau kecepatanjadi memungkinkannyauntuk atau percepatan) adalah sinonim.berfungsi dengan benar di dalam Servomekanisme banyak digunakanIingkungan yang berubah.dalam industri modern. Sebagai contoh yang lain, tinjau Contoh dari sistem servomeka-kontrol dari kecepatan mobil oleh nisme ini adalah operasi mesin alatoperator manusia.Pengemudibantuyangotomatissecaramemutuskan kecepatan, yang sesuai menyeluruh atau lengkap, bersama-dengan suatu keadaan,yang samadengan instruksi yangmungkin adalah batasan kecepatandiprogram, dapat dicapai denganyang tertera pada jalan raya atau penggunaan sistem servo. Perlujalanbebashambatan yang diperhatikan bahwa sistem kontrol,bersangkutan.Kecepatan iniyang keluarannya (seperti misalnyabertindak sebagai kecepatan acuan.posisi pesawat terbang di angkasaPengemudi akan memperhatikanpada suatu sistem pendaratankecepatan sebenarnya dengan otomatis) perlu mengikuti jalan dimelihat speedometer. Jika dirasakan angkasa yang telah ditentukan,berjalan lebih lambat, ia akandinamakan sistem servo juga. Contohmenginjak pedal gas dan kecepatan lainnya termasuk sistem kontrolmobil akan bertambah tinggi. jika lengan-robot, di mana lengan robotkecepatan sebenarnya terlalu tinggi,harus mengikuti jalan tertentu diia melepaskan pedal gas dan mobil ruangan yang telah ditentukan, danakan menjadi lambat. Operator sistem pendaratan otomatis pesawatmanusia ini dapat dengan mudahudara, dengan pesawat udara harusdiganti oleh alat mekanik, listrik,atau mengikuti jalan di angkasa yang telahyang serupa. Sebagai penggantiditentukan.pengemudi yang memperhatikanIstilah sistem kontrol otomatisspeedometer, maka dapat digunakan didefinisikan sebagai sistem kontrolgenerator listrik untuk menghasilkanyang mempunyai umpan baliktegangan yang sebanding dengandenganacuanmasukan ataukecepatan. Tegangan ini dapat keluaran yang dikehendaki dapatdibandingkan dengantegangan konstan atauberubahsecaraacuan yang berkaitan dengan perlahan dengan berjalannya waktu,kecepatanyang dikehendaki.mempunyai tugas utama yaituPerbedaan dalam tegangan inimenjaga keluaran sebenamya beradakemudian digunakan sebagai sinyal pada nilai yang dikehendaki dengankesalahan untuk menggerakkan tuas adanya gangguan. Ada banyakyang menaikkan atau menurunkancontoh sistem kontrol otomatis,kecepatan sesuai dengan yangbeberapa di antaranya adalah kontroldiperlukan. suhu ruangan mobil secara otomatis, Istilah Sistem Servo atau sistem pengatur otomatis tegangan padaservomekanismedidefinisikan plant daya listrik dengan adanyaDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 173 6. Teknik Ototronikvariasi beban daya listrik, kontrollain selama selang waktu tertentuotomatis tekanan dan suhu dari yang lain pula. Pada pengontrolanproses kimiawi dan kontrol suhudengan program seperti itu, titik setelsecara otomatis di ruangan.diubah sesuai dengan jadwal waktu Gambar 9.2 Blok Diagram Sistem Kontrol Loop Terbuka Istilahsistempengontrolanproses (process control system)yang telah ditentukan. Kontrolermerupakan sistem kontrol secara(pengontrol)kemudian berfungsiotomatis dengan keluaran berupauntuk menjaga temperatur tungkubesaran seperti temperatur, tekanan, agar mendekati titik setel yangaliran, tinggi muka cairan atau pH berubah. Harus diperhatikan bahwadisebut sistem pengontrolan proses.sebagian besar sistem pengontrolanPengontrolan proses secara luasproses servo mekanisme sebagaidigunakan di industri. Pengontrolanbagian yang terpadu.dengan program seperti pengontrolan Istilah sistem kontrol loop tertutuptemperatur tungku pemanas dengan seringkali disebut sebagai sistemtemperatur tungku dikontrol sesuai kontrol umpan balik. Secara praktisinstruksi yang telah diprogram dan seringkali istilah kontrol umpanterlebih dahulu seringkali digunakan balik dan kontrol loop tertutup dapatpada sistem seperti itu. Sebagai saling dipertukarkan penggunaannya.contoh,program yangharus Pada sistem kontrol loop tertutup, Gambar 9.3 Blok Diagram Sistem Kontrol Loop Tertutupdiatur terlebih dahulu dapat berupasinyal kesalahan yang bekerja, yaituinstruksi untuk menaikkan temperatur perbedaan antara sinyal masukantungku sampai harga tertentu yangsinyal umpan balik (yang mungkin174Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 7. Teknik Ototroniksinyal keluarannya sendiri atau fungsirelatif kurang pekatarhadapdari sinyal keluaran dan turunannya), gangguan ekstemal dan perubahandisajikan ke kontroler sedemikian internal pada parameter sistem. Jadi,rupa untuk mengurangi kesalahan mungkin dapat digunakan komponen-dan membawa keluaran sistem kekomponen yang relatif kurang telitinilai yang dikehendaki. Istilah kontrol dan murah untuk mendapatkanloop tertutupselalu berarti pengontrolan plant dengan teliti, halpenggunaan aksi kontrol umpan balik ini tidak mungkin diperoleh padauntuk mengurangi kesalahan sistem.sistem loop terbuka. Istilah sistem kontrol loop terbuka Dan segi kestabilan, sistemdapat didefinisikan sebagai suatu kontrol loop terbuka lebih mudahsistem yang keluarannya tidak dibuat karena kestabilan bukanmempunyai pengaruh terhadap aksimerupakanpersoalan utama.kontrol disebut sistem kontrol loop Sebaliknya, kestabilan dapat menjaditerbuka. Dengan kata lain, sistem persoalan pada sistem kontrol loopkontrol loop terbuka keluarannyatertutup karena bisa terjadi kesalahantidak dapat digunakan sebagai akibat koreksi berlebih yang dapatperbandingan umpan balik dengan menimbulkan osilasi pada amplitudomasukan. Suatu contoh sederhana konstan ataupun berubah.adalah mesin cuci. Perendaman, Harus ditekankan bahwa untukpencucian, dan pembilasan dalam sistem dengan masukan yang telahmesin cuci dilakukan atas basis diketahui sebelumnya dan tidak adawaktu. Mesin ini tidak mengukur gangguan, maka disarankan untuksinyalkeluaran yaitutingkat menggunakan kontrol loop terbuka.kebersihan pakaian. Sistem kontrol loop tertutup Dalam suatu sistem kontrol loopmempunyai kelebihan hanya jikaterbuka,keluaran tidakdapat terdapat gangguan yang tidak dapatdibandingkandenganmasukan diramal dan/atau perubahan yangacuan. Jadi, untuk tiap masukan tidak dapat diramal pada komponenacuan berhubungan dengan kondisisistem. Perhatikan bahwa batasoperasi tertentu, sebagai akibat, kemampuan daya keluaran ikutketetapan dari sistem tergantungmenentukan biaya, berat, dan ukuranpada kalibrasi. Dengan adanya sebuah sistem kontrol. Jumlahgangguan, sistem kontrol loop komponen yang digunakan dalamterbuka tidak dapat melaksanakansistem kontrol loop tertutup akan lebihtugas seperti yang diharapkan.banyak bila dibandingkan padaSistem kontrol loop terbuka dapat sistem kontrol loop terbuka. Sistemdigunakan, hanya jika hubungankontrol looptertutuppastiantara masukan dankeluaranmembutuhkaninstrumen untukdiketahui dantidakterdapatmengukur sebagian atau seluruhgangguan internal maupun eksternal. keluarannya. Oleh karena itu, sistem Perbandingan antara sistem kontrol loop tertutup pada umumnyakontrol loop tertutup dan loop terbukalebih besar dan mahal. Untukdijelaskandibawahini.Suatumemperkecil daya yang diperlukankelebihan dari sistem kontrol loopoleh sistem, bila mungkin, dapattertutup adalah penggunaan umpan- digunakan kontrol loop terbuka.balik yang membuat respons sistem Kombinasi yang sesuai antara kontrolDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)175 8. Teknik Ototronikloop terbuka dan tertutup biasanya Istilah sistem kontrol denganlebih murah dan akan memberikan penalaran dijelaskan sebagai berikutkinerja sistem keseluruhan yang di bawah ini. Beberapa sistem kontroldiinginkan. loop terbuka yang sering dijumpai Istilah sistem kontrol adaptif dapat diubah menjadi sistem kontroldijelaskansebagaiberikut. loop tertutup, jika operator manusiaKarakteristik dinamik dari sebagian dipandangsebagaikontroler,besar sistem kontrol adalah tidak membanding-kanmasukan dankonstan karena beberapa sebab,keluaran kemudian melakukan aksiseperti memburuknya kinerja koreksi yang berdasarkan selisih ataukomponen dengan pertambahan kesalahan yang diperoleh.waktu atau perubahan parameter dan Jika kita berusaha menganalisissekeliling (sebagai contoh, perubahan sistem kontrol loop tertutup yangmassa dan kondisi atmosfir pada melibatkan operatormanusiasistemkontrolpesawat ruangsemacam itu, kita akan menjumpaiangkasa). Walaupunpengaruhpersoalanyang sulitdalamperubahan-perubahan kecil padamenuliskanpersamaan yangkarakteristik dinamik diredam padamenggambarkan perilaku manusia.sistem kontrol berumpan-balik, jika Salah satu dari beberapa faktor yangperubahan sistem dan sekeliling kompleks dalam kasus ini adalahcukup besar, maka suatu sistem yang kemampuan penalaran dari operatorbaik harus mempunyai kemampuanmanusia. Jika operator mempunyaiuntuk menvesuaikan diri (adaptasi). banyak pengalaman, ia akan menjadiAdaptasi berarti kemampuan untukkontroler yang lebih baik, dan hal inimengatur diri atau memodifikasi diriharus diperhitungkan dalamsesuai dengan perubahan padamenganalisis sistem semacam itu.kondisii sekeliling atau struktur yangSistem kontrol yang mempunyaitidak dapat diramal. Sistem kontrol kemampuan untuk menalar disebutyang mempunyai suatu kemampuansistem kontrol dengan penalaranberadaptasi dalam keadaan bebas (learning control system). Konsep inidisebut sistem kontrol adaptif. masih cukup baru dan menjadi kajian Pada sistem kontrol adaptif, yang menarik.karakteristikdinamik harusdiidentifikasi setiap saat sehingga 9.1 Ilustrasi Sistem Kontrolparameter kontroler dapat diatur pada Manusiauntuk menjaga performansi optimal.Konsep ini menarik banyak perhatianPada Gambar 9.4 (a) bisa dilihatdisainer sistem kontrol karena sistem gambar mengenai penampung/tangkikontrol adaptif, di samping mengikuti air. Disana terdapat air denganperubahan sekeliling, juga akan kedalaman h, debit air masukmenyesuaikan kesalahan-kesalahansebesar Qin dan debit air keluaratau ketidakpastian disain teknik yangsebesar Qout. Besar dari air yanglayak dan akan mengkompensasi masuk tidak bisa kita prediksi. Bisakerusakan sebagian kecil komponen-jadi Qin besar sekali ataukah Qinkomponensistem sehingga sangat kecil sekali, bahkan tidakmemperbesar keandalan sistemmengalir sama sekali. Tanda Akeseluruhan.176 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 9. Teknik OtotronikGambar 9.4 Penampung Air (a) dan dengan Operator Manusia (b)Gambar 9.5 Proses Kontrol pada Manusia (a) mata, (b) otak dan (c) tangan.merupakan titik yang menunjukkan Agar tujuan dari sistem tersebutkedalaman/ketinggianairyang bisa tercapai, yaitu mempertahankandiinginkan,yaitusebesarH. nilai dari ketinggian atau kedalamanDiharapkan dari sistem ini ketinggian air sebenarnya (h) selalu samaatau kedalaman air selalu sebesar H,dengan H, maka diperlukan seorangtidak lebih tinggi dan tidak lebihoperator untuk mengontrol setiaprendah. Kalau memang yang terjadi kondisi yang terjadi, seperti terlihatadalah ketinggian atau kedalaman airpada Gambar 9.4 (b). Apa yangtidak sama dengan H maka haldilakukan oleh seorang operatortersebut terjadi suatu kesalahan atau manusia tersebut agar ketinggianerror.atau kedalaman air bisa dipertahan-Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 177 10. Teknik OtotronikGambar 9.6 Blok Diagram Proses Kontrol pada Manusiakan pada level A (kedalaman sebesardakan, yaitu menutup atau membukaH) ? Bagaimana proses yang terjadi valve. Bagaimana proses yang terjadidari ilustrasi tersebut ?? hal ini bisa dijelaskan sesuai Tentunya dengan mudah bisaGambar 9.5. Masing-masing darikita jawab ketika kita melihat Gambarkomponen tersebut yaitu mata, otak9.4 (b). Operator akan membuka ataudan tangan bisa dijelaskan sebagaimenutup katup/valve pada pipa untukberikut :arah keluarnya air. Tentunya jikaa. Matakedalaman air sebenarnya (h) lebihBerfungsiuntukmengawasibesar dari nilai kedalaman yangketinggian level air.diinginkan (H) maka seorang operatoratau penjaga air tersebut akan b. Otakmembuka katup/valve, sehingga Mempunyai 2 fungsi yaitukedalaman air akan berkurang,membandingkan level air yangtentunya nilai dari h akan mendekati sebenarnya dengan garis levelH. Sebaliknya jika kedalaman air referensi(A)dan kemudiansebenarnya di bawah kedalaman airmengambil keputusan yaitu :yang diharapkan, maka tentunya Jika level air sebenarnyayang dilakukan oleh seorang operator melebihi tanda A, maka valveatau penjaga air tersebut adalah harus dibukamenutup katup/valve, sehingga yang Jika level air sebenarnya kurangakan terjadi adalah ketinggian air dari tanda A, maka valveyang sebenarnya akan naik seiringditutup.dengan mengalirnya air dari Qin. Jika level air sebenarnya samaTampak bahwa katup tersebut sepertidengan tanda A, maka valvekran air yang bisa dibuka atau ditutup dibiarkan (tidak ditutup dan tidaksecara variabel, hubungannya dibuka)dengan banyak sedikitnya volume airyang di alirkan keluar (Qou).c. Tangan Yang terjadi adalahdari Berfungsi untuk membuka ataupengamatanseorang operator menutup valve.tersebut dengan mata yang melihatkedalaman air hingga sampai ke tin-178Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 11. Teknik Ototronik Dari blok diagram sesuai padapipa air yang keluar berdasarkanGambar 9.6 bisa kita pahami hasil keputusan dari otak sebagaibagaimana proses kontrol yang fungsi kontroler. Karena dibuka atauterjadi pada contoh sistem kontrolditutup katupnya, mengakibatkanmempertahankan level air di atas. ketingian level air tangki akanKetinggianreferensi (H) dan berubah, bisa semakn besar ataupunKetinggian sebenarnya(h)berkurang. Kemudian ketinggian airdibandingkan olehpembanding tersebut diamati oleh mata lagi yang(tanda +/-). Dimana ketinggiankemudian dikirim ke otak,sebenarnya diamati oleh sepasangdibandingkan dan diambil keputusanmata, kemudian tentunya sinyal dari oleh otak. Dan regulasi ini terjadimata menuju otak dikirim melaluisecara terus-menerus.syaraf sensorik. Dalam hal ini Apa yang terjadi antara harapanpembanding tadi berada di otak. dan kenyataan ? tentunya akanSehingga didapatkan sinyal error atau terjadi kesalahan. Bagaimana jikakesalahan. Nilai dari error ini bisatidak ada koreksi yang terjadi daribernilai positif, negatif ataukah nol.kesalahan yang ada, dalam hal iniKemudian oleh otak, diambil suatu tidak ada mata yang memperhatikan Gambar 9.7 Sistem Kontrol Level Air secara Otomatiskeputusan sesuai dengan yanglevel dari ketinggian air. Tentunya kitadisebut di atas (ada 3 kemungkinanakan berjalan didalam kebutaan, tidakkondisi). Dalam hal ini fungsi otak tahu ketinggian level air sebenarnyasebagai kontroler. Sinyal kontrol yang(kenyataannya) berapa. Bisa sajadihasilkan oleh otak, dikirim melalui yang terjadi adalah air terlalu sedikitsyaraf motorik ke tangan. Tentunyaatau air akan meluber karena terlalusinyal ini akan menyuruh tangan banyak yang dialirkan. Disinilahuntuk membuka atau menutup katupdiperlukan sistem kontrol yang lebihDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 179 12. Teknik Ototronikakurat, yaitu diperlukannya balikan kimiawi.Dalam sistem kontroldarikeluaran/kenyataanyangotomatis, terdapat elemen-elemendihasilkan (level ketinggian) yangpenyusun, yaitu :harus dibandingkan dengan referensi(harapan) kita. Dan tentunya kontrolera. Sensor/Tranduserjuga harus bisa mengambil keputusanSensor adalah suatu komponendengan akurat dan benar sesuaiyang mendeteksi keluaran ataudengan yang seharusnya. Seperti informasi lainnya yang diperlukaninilah sistem kontrol dengan loop dalam siste kontrol. Sedangkantertutup itu bekerja. Konsep seperti initranduser adalah suatu komponenberlaku pada setiap sistem kontrolyang mampu merubah besaran-yang ada. Ada nilai referensi,besaran non listrik (mekanis, kimiapembanding, kontroler, aktuator, plantatau yang lainnya) menjadi besaran-dan sensor. Istilah-istilah ini akanbesaran listrik atau sebaliknya.dijelaskan di bagian selanjutnya. b. Kontroler Kontroler adalah suatu9.2 Sistem Kontrol Otomatis komponen, alat, atau peralatan(berupa mekanis, pneumatik, hidrolik, Sistem kontrol otomatis adalah elektronik atau gabungan darinya)sistem kontrol umpan balik dengan yang mampumengolah dataacuan masukan atau keluaran yangmasukandarimembandingkandikehendaki dapat konstan ataurespon plant (hasil pembacaan dariberubah secara perlahan dengankeluaran plant) dan referensi yangberjalannyawaktudantugasdikehendaki untuk dikeluarkanutamanya adalah menjaga keluaranmenjadi suatu data perintah atausebenarnya berada pada nilai yang disebut sinyal kontrol.dikehendaki dengan adanya ganggu- c. Aktuatoran. Pemakaian sistemkontrolAktuatoradalah suatuotomatis dalam segala bidangkomponen, alat atau peralatanketeknikan masa kini semakin banyak (berupa mekanis, pneumatik, hidrolik,dipakai. Hal ini disebabkan sistemelektronik atau gabungan dari halkontrol otomatis mempunyai banyak tersebut) yang mampu mengolahkeunggulan dibandingkan dengandata perintah (sinyal kontrol) menjadisistem kontrol konvensional (manual), sinyal aksi ke suatu plant.yaitu dari segi kecepatan, ketepatandan pemakaian tenaga manusia yangUntuk lebih mudah memahamirelatif lebih sedikit. Apalagi ditunjangcara kerja sistem kontrol otomatis,denganpengembangan duniapada Gambar 9.7 diberikan contohelektronika, pneumatika maupunsistem kontrol secara otomatis padahidrolik. Banyak contoh sistem kontrolaplikasi kontrol level air. Berbedaotomatis, beberapa di antaranya dengan bagian 9.2 di atas. Padaadalah kontrol suhu ruangan mobil bagian ini sudah tidak menggunakansecara otomatis, pengatur otomatisseorang operator manusia lagi untuktegangan pada plant daya listrik di mempertahankan level air sesuaitengah-tengah adanya variasi bebanyangdiinginkan, tetapisudahdaya listrik, dan kontrol otomatismenggunakan kontroler yang bekerjatekanan dan suhu dari prosessecara otomatis.180 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 13. Teknik OtotronikSensor untuk aplikasi ini bisabawah harga yang diinginkan, makaberupa bahan pelampung dangaya sentrifugal governor kecepatantambahankomponenelektronik. menjadi semakin mengecil, menye-Dengan komponen ini bisa diketahuibabkan katup pengontrol bergerak keberapa kedalaman atau ketinggianbawah, mencatu bahan bakar yanglevel air yang sebenarnya. Dari lebih banyak sehingga kecepatanbesaran fisika, yaitu kedalaman/ke- mesin membesar sampai dicapaitinggian dengan satuan meter dirubahharga yang diinginkan. Sebaliknya,menjadi besaran listrik dengan satuan jika kecepatan mesin melebihi nilaitegangan. Dengan adanya informasi yangdiinginkan,maka gayaini, makakontrolerakansentrifugal dari governor kecepatanmenghasilkan sinyal kontrol yangsemakin membesar,makadiolah sebelumnya. Kontroler bisa menyebabkankatuppengontrolberupa rangkaianelektronik, bergerak ke atas. Hal ini akanmikrokontroler, mekanis, pneumatik, memperkecil catu bahan bakarhidrolik ataupun gabungan dari nya. sehingga kecepatan mesin mengecilKarena sinyal kontrol tidak bisasampai dicapai nilai yang diinginkan.langsung dimanfaatkanuntuk Pada sistem kontrol kecepatanmemutar katup/valve pipa, makaini, plant (sistem yang dikontrol)sinyal ini harus dikonversi duluadalah mesin dan variabel yangmenjadi sinyal aksi. Aktuatorlah yang dikontrol adalah kecepatan dari mesinmengkonversi sinyal ini. Aktuator tersebut. Perbedaan antaradalam sistem ini bisa berupa motorkecepatan yang dikehendaki danlistrik, komponen pneumatika atau kecepatan sebenarnya adalah sinyal,komponen hidrolik.kesalahan. Sinyal kontrol (jumlahbahan bakar) yang akan diterapkan9.3 Ilustrasi Sistem Kontrolke plant (mesin) adalah sinyalaktuasi. Masukan eksternal yang Pada bagian ini akan dijelaskanakan mengganggu variabel yangmengenai beberapa contoh ilustrasidikontrol adalahgangguan.sistem kontrol terbuka dan sistem Perubahan beban yangtidakkontrol tertutup. diharapkan adalah gangguan.9.3.1 Sistem Kontrol Kecepatan9.3.2 Sistem Kontrol SuhuGovernor Watt Gambar 9.9 menunjukkan dia-Prinsip dasar dari governor Wattgram kontrol suhu dari kompor listrik.untuk mesin dilukiskan dengan Suhu tersebut diukur oleh sensordiagram skematik pada gambar 9.8. suhu (komponen yang menghasilkanBesarnya laju aliran bahan bakarsinyal analog). Besaran teganganyang masuk ke silinder mesin diatur suhu dalam bentuk sinyal analogsesuaidenganselisih antaradikonversi menjadi besaran digitalkecepatan mesin yang diinginkan dan oleh konverter A/D. Suhu digitalkecepatan mesin yang sebenamya. tersebut dimasukkan ke kontrolerKecepatan governor diatur sesuaimelalui sebuah antarmuka. Suhudengan kecepatan yang diinginkan. digital ini dibandingkan dengan suhuKecepatan yang sebenarnya turun dimasukan yang diprogram, dan jikaDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)181 14. Teknik Ototronik Gambar 9.9 Sistem Kontrol Suhu Gambar 9.8 Sistem Kontrol Kecepatan pada Mesin Governor Wattterdapat penyimpangan (kesalahan), pang mobil. Suhu yang dikehendaki,kontroler mengirim sinyal ke pemanas dikonversi menjadi tegangan, adalahmelalui sebuah antar muka penguatmasukanke kontroler. Suhudan relai, untuk membawa suhusesungguhnya dari ruang penumpangkompor ke nilai yang dikehendaki.dikonversikan ke tegangan melalui sensor/tranduser dan dimasukkan9.3.3 Sistem Kontrol Suhu Ruangkembali kekontroleruntukPenumpang Mobilperbandingandenganmasukan. Suhu ruangan dan alih panas radiasiGambar 9.10 menunjukkandari matahari, bertindak sebagaifungsi kontrol suhu dari ruang penum-gangguan. Sistem ini menggunakan182Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 15. Teknik Ototronikbaik kontrol umpan balik maupun sehingga ruang penumpang samakontrol umpan ke depan. (Kontroldengan suhu yang dikehendaki.umpan ke depan memberikan aksikoreksi sebelum gangguan9.3.4 Sistem Pengontrolan Lalumempengaruhi keluaran). Suhu ruangLintaspenumpang mobil berbeda cukupbesar tergantung pada tempat di Pengontrolan lalu-lintas denganmana ia diukur. Daripada mengguna-sinyal lalu-lintas yang dioperasikankan banyak sensor untuk pengukuranpada basis waktu membentuk sebuahGambar 9.10 Sistem Kontrol Suhu di Ruang Penumpang Mobilsuhu dan meratakan nilai yang sistem kontrol loop terbuka. Meskipundiukur, adalah lebih ekonomis mema- demikian, jika jumlah mobil yangsang penghisap atau penghembus di menunggu di setiap sinyal lalu-lintastempat di mana penumpang biasanya pada suatu daerah yang ramai sekali,merasakan suhu. Suhu udara dari pada suatu kota, diukur secarapenghisap atau penghembus adalahkontinyu dan informasinya dikirim kepetunjuk suhu ruang penumpang ( pusat komputer yang mengontrolkeluaran sistem). Kontroler menerimasinyal-sinyal lalu lintas, maka sistemsinyal masukan, sinyal keluaran dan semacam itu menjadi loop tertutup.sinyal dari sensor sumber gangguan.Pergerakan lalu lintas dalamKontroler mengirimkan sinyal kontroljaringan adalah cukup kompleksoptimal ke alat pengatur udara (air karena variasi dari volume lalu-lintasconditioner) untuk mengontrol jumlahsangat bergantung pada jam dan hariudara penyejuk sedemikian rupadalam satu minggu, maupun padabeberapa faktor yang lain. DalamDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 183 16. Teknik Ototronikbeberapa hal, distribusi Poisson "level" yang diinginkan, yang dipilihdapat diterapkan untuk kedatanganuntuk memaksimumkan keuntungan.pada persimpangan, tetapi hal initidak perlu berlaku untuk semua9.3.6 Sistem Bisnispersoalan lalulintas.Padakenyataannya, meminimkan waktuSistem bisnis bisa terdiri daritunggurata-rata adalah suatu beberapa grup yang masing-masingpersoalan kontrol yang sangatmempunyai tugas (elemen dinamikkompleks.sistem). Metode umpan-balik untuk Gambar 9.11 Sistem Kontrol Kemudi dan Kecepatan Idle pada Mobil9.3.5 Sistem Kontrol Inventari-melaporkan prestasi tiap grup harussasi ditetapkan dalam sistem tersebut, agar beroperasi dengan baik. Kopling Pemrograman laju produksi dan silang antara grup-grup fungsionaltingkat persediaan barang di industriharus dibuat dalam orde minimum,merupakan contoh lain dari sebuahuntuk mengurangi waktu tunda yangsistem kontrol loop tertutup. Tingkattidak diinginkan dalam sistem.persediaan yang sebenarnya, yang Semakin kecil kopling silang makamerupakankeluaran sistem,akan semakin halus aliran sinyal kerjadibandingkan dengantingkat dan bahan.persediaan yang diinginkan, yangSistem bisnis merupakan sistemdapat berubah dari waktu ke waktuloop tertutup. Disain yang bagus akansesuai dengan pasaran. Jika adamenyederhanakan kontrol manajerialperbedaan antara tingkat persediaanyang diperlukan. Perhatikan bahwayang sebenarnya dengan tingkat gangguan pada sistem ini adalahpersediaan yang diinginkan, maka cacat bahan atau manusia, interupsilaju produksi distel sedemikian rupa komunikasi, kesalahan manusia, dansehingga keluaran selalu mendekati sejenisnya.184Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 17. Teknik Ototronik Gambar 9.12 Sistem Kecepatan Idle dengan Loop TerbukaPenentuan perkiraan sistem yang Dalam kasus ini, dua pengendalianbaik didasarkan pada statistik dandan dua keluaran tidak bergantungkekuasaan manajemen yang baik.satu dengan yang lainnya, tetapi(Perhatikan bahwa hal ini dikenal daripada umumnya, terdapat sistem yangkenyataan bahwa unjuk kerja sistempengendaliannya saling berhubung-dapat ditingkatkandenganan. Sistem dengan masukan danpengaturan waktu atau antisipasi).keluaran lebih dari satu disebutsistem banyak variabel.9.3.7 Sistem Kontrol Kemudi Mobil9.3.8 Sistem kontrol Kecepatan Sebagai Suatu contoh sederhana Idle mobil loop terbukadari sistem kontrol terbuka, bisadilihat pada gambar 9.11, yaitu Selain menggambarkan sistemkontrol kemudi mobil. Arah dua roda kontrol kemudi, pada gambar 9.11depan dapat dianggap sebagaijuga menggambarkan sistem kontrolvariabel yang dikendalikan atau kecepatan idle dari satu mesin mobil.keluaran (y) arah dari roda kemudiSistem kontrol kecepatan idle mobiladalah sinyalpenggerak atau bisa dirancang dengan menggunakanmasukan (u). Sistem kontrol kemudidua jenis pengontrolan, yaitu denganmobil ini masih menggunakan sistemloop terbuka atau loop tertutup.mekanis, karena memang unsurPada loop terbuka, tidak sulitmekanis yang membentuk sistem untuk melihat bahwa sistem yangkontrol ini.ditunjuk tersebuttidakakan Sistem kontrol, atau proses pada memenuhi permintaan kinerja yangmasalah ini, terdiri dari mekanisme kritis. Misalnya, jika sudut katup kemudi dan dinamika seluruh mobil.ditentukan pada nilai awal tertentu,Walaupun demikian, jika tujuannya yang berhubungan dengan kecepatanadalah untukmengendalikan tertentu, ketika suatu torsi beban TLkecepatan mobil, maka besarnyadiberikan, tidak bisa dihindari suatutekanan yang dikerahkan pada pedalpenurunan pada kecepatan mesin.gas adalah sinyal penggerak, sertaSatu-satunya cara untuk membuatkecepatan kendaraan adalah variabel sistem tetap bisa bekerja adalahyang dikendalikan. Secara keseluruh-dengan menyesuaikan sebagaian, kita dapat menyatakan bahwa reaksi terhadap perubahan torsisistem kontrol mobil yang sederhana beban yang berguna untukmerupakan satu kesatuan denganmempertahankan kecepatan mesindua masukan (kemudi dan pedal gas) pada nilai yang diinginkan. Unsurdan dua keluaran satu tujuan dansistem kontrol terbuka biasanyakecepatan.dibagi atas dua bagian yaituDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 185 18. Teknik Ototronik Gambar 9.13 Sistem Kecepatan Idle dengan Loop TertutupGambar 9.14 Respon Sistem Kontrol Kecepatan Idle Loop Terbuka dan Tertutupkontroler dan proses yang dikontrol,atau kontroler lainnya tergantungseperti yang ditunjukkan pada jenis sistem. Dalam kasus yang lebihGambar 9.12. Suatu sinyal masukan canggih lagi, kontroler dapat berupaatau perintah r diberikan ke kontroler, komputer seperti mikroprosesor.dimanakeluarannyabertindakKarena kesederhanaan dan sifatsebagai sinyal penggerak u. Sinyalekonomis dari sistem kontrol looppenggerak tersebut kemudian terbuka, banyak ditemukan modelmengendalikanplantyangsistem ini pada aplikasi yang tidakdikendalikan sehingga variabel yang memerlukan ketelitian yang besar.dikendalikan y akan dihasilkan sesuai Tujuan dari sistem ini adalahdengan persyaratan yang telah menghilangkan atau meminimumkanditentukan. Dalam kasus sederhana,penurunan kecepatan ketika bebankontroler dapat berupa amplifiermesin digunakan.penguat), seperangkat alat mekanis186 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 19. Teknik Ototronik9.3.9 Sistem kontrol Kecepatansistem loop terbuka akan menurunIdle mobil loop tertutupdan berakhir pada nilai rendahsetelah beban diberikan. Pada Sistem kontrol kecepatan idleGambar 9.14 (b), kecepatan idledengan loop tertutup ditunjukkansistem loop tertutup ditunjukkan untukpada pada gambar 9.13. Masukanmengatasi nilai yang menurun setelahreferensi yang didefinisikan sebagaidiberikan beban agar naik dengan r menentukan kecepatan idle yangcepat. Tujuan utama sistem kendalikecepatan idle yang telah diuraikan,diinginkan. Kecepatan mesin padadikenal sebagai sistem regulator,saat idle harus sesuai dengan nilaiyang bertujuan mempertahankanreferensi r , setiap perubahan yang keluaran sistem pada tingkat yangterjadi pada kecepatan mesin jika telah ditentukan.torsi berubah, dideteksi oleh sensorkecepatan. Kontroler akan bekerja 9.4 Jenis Sistem Kontrolsesuai denganperbedaan antarakecepatan referensi r dan Bagian ini membahas mengenaikecepatan mesin yang sebenarnya sistem kontrol mekanis, sistemuntuk menghasilkan suatu sinyal kontrol pneumatik, sistem kontrolyang menyesuikan sudut katup hidrolik dan sistem kontrol elektronik.untuk mengurangi udara masuk,sehingga kecepatan mesin akan 9.4.1 Sistem Kontrol Mekanissama dengan kecepatan referensir .Sistem kontrol mekanis merupa-kan suatu sistem kontrol yang Tujuan dari sistem kontrol inimenggunakan bahan-bahan mekanisadalahuntukmempertahankansebagai kontrolernya. Hukum yangkecepatan idle mesin pada suatu nilaimendasari prinsip kerja kontroleryangrelatif rendah(untuksecara mekanis adalah hukum keduapenghematan bahan bakar) denganNewton, yaitu F = m x a , dimana :mengabaikan beban mesin yang F = gaya (N)dipakai (seperti transmisi, kemudi m = massa (kg)servo, pengatur suhu, dan lain-lain). a = percepatan (m/s2)Tanpa kontrol kecepatan idle, setiappenggunaan beban mesin secara Contoh sistem mekanis adalahtiba-tiba akan menyebabkan suatusistem translasi mekanika dan sistempenurunan pada kecepatan mesinrotasi mekanika. Tinjau sistemyang dapat menyebabkan mesin matidashpot massa pegas yang dipasangoleh karena itu tujuan utama daripada kereta seperti yang ditunjukkansistem terkendali kecepatan idledalam Gambar 9.15. Dashpot adalahdengan loop tertutup adalah untukalat yang memberikan gesekan liatmempertahankan kecepatan idleatau redaman. Ia terdiri dari sebuahmesin pada nilai yang diinginkan.torak dan silinder yang berisi minyak.Gambar 9.14 membandingkan Gerakan relatif apapun antarakinerja sistem kontrol kecepatan idlebesi torak dan silinder ditahan olehloop terbuka dan tertutup. Padaminyak, karena minyak tersebutgambar 9.14 (a), kecepatan idleDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)187 20. Teknik OtotronikContoh di kendaraan adalah pada sistem kontrol pengaliran bahan bakar yang menggunakan sistem karburator dan injeksi K. Pada bagian ini proses kerja karburator tidak perlu di bahas. Siswa dianggap sudah memahami bagaimana prinsip kerjanya. Sistem kontrol pengaliran bahan bakar yang menggunakan injeksi K ini bisa dijelaskan sebagaiGambar 9.15 Sistem dashpot-massa-berikut. Sama dengan prinsip yang pegas yang dipasang di atas keretaada di karburator, pada sistem injeksi K pada kendaraan berbahan bakarharus mengalir di sekitar torak (ataubensin, bahan bakar dikabutkanmelalui lubang-lubang kecil yang secara terus-menerus. Yangterdapat pada torak) dari sisi yangmembedakan adalah komponen yangsatu ke sisi yang lain dari torak. Padadigunakan. Pada sistem injeksi K,dasarnya dashpot menyerap energi.untuk menyemprotkan bahan bakarEnergiyangdiserap tersebut agar terbentuk kabut, digunakandikeluarkan sebagai panas daninjektor (komponen mekanis). Disinidashpot tidak menyimpan energi injektor menyemprot secara terus-kinetik ataupun tegangan. Dashpotmenerus. Banyak sedikitnya bahandinamakan juga peredam (damper). bakar yang disemprot, berdasarkan informasi yang diperoleh dari tekanan udara yang masuk. Semakin besar tekanan udarayang masuk, mengindikasikan bahwa massa udara yang terhisap di ruang bakar tentunya banyak. Agardidapatkan perbandingan yang ideal dari massaGambar 9.16 Sistem Rotasi Mekanika udara dan massa bahan bakar yang masuk ke ruang bakar, makaTinjau sistem rotasi mekanikatentunya kontroler mekanis dariyang diunjukkan dalam Gambar 9.16. sistem K-Jetronik ini bisa mengaturSistem terdiri dari beban inersia danberapa banyak bahan bakar yangperedam gesekan liat. Untuk sistem disemprotkan melalui injektor.rotasi mekanika demikian, maka Dengan perbandingan yang idealHukum Newton kedua menyatakanantara massa udara dan bahan bakar sebesar 14.7 : 1 akan didapatkan T = Jpembakaran yang sempurna. Hal ini yang menjadi masalah di semuaDimanaT = torsi yang diterapkansistem kontrol pengaliran bahanke sistem (Nm) bakar, baik sistem karburator, K-J = Momen Inersia dari Jetronik dan sistem kontrol pengaliranbeban (kgm2) bahan bakar secara elektronik. = percepatan sudut dari Pada gambar 9.17, dipelihatkanbeban (rad/s2) sistem pengaliran bahan bakar K-188Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 21. Teknik Ototronik Gambar 9.17 Sistem Pengaliran bahan Bakar K-Jetronik Gambar 9.18 Kontroler Mekanis pada Sistem K-JetronikJetronik. Ketika pedal gas diinjak oleh ngan udara A, dengan arah aliranpengemudi, maka katup gas D akanudara sesuai dengan arah anaksemakin terbuka. Sebaliknya panah. Setelah melalui saringanjikapedal gas sedikit penginjakannyaudara A, aliran udara menekanoleh pengemudi maka katup gas Piring/plat sensor B. Karena adasedikit pula terbukanya. Dengan tekanan ini, maka plat sensor akansemakin besar bukaan throtlle makaterangkat ke atas yang akhirnyaudara yang masuk akan semakin menyebabkan plunyer pengontrolbesar pula. Udara masuk melalui sari- bahan bakar juga terangkat ke atas.Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)189 22. Teknik Ototronik Gambar 9.19 Kontroler Mekanis pada Sistem K-JetronikSemakin besar tekanan udara yang(b). Dengan semakin besar tekananmasuk, maka semakin terangkat pulaudara yang masuk (tampak gambarplat sensor yang akhirnya plunyer anak panah yang banyak), makapengontrol juga semakin terangkat piring/plat sensor akan lebihyang nantinya menyebabkan semakin terangkatke atas.Hal inibanyakbahanbakaryangmengakibatkan plunyer pengontroldisemprotkan ke ruang bakar. Hal inisemakin terangkat pula. Karenabisa diamati pada Gambar 9.18.inilah, bahan bakar yang berada di Ketika tekanan udara kecil saluran yang menuju injektor lebih(tampak dengan tanda anak panah banyak dari pada kondisi padayang sedikit pada Gambar 9.17 (b)), gambar 9.18 (b). Sehingga bahanmaka plunyer pengontrol terangkat bakar yang dikabutkan oleh injektorsedikit. Sehingga aliran bahan bakarkarena adanya tekanan bensin yang(bensin) yang menuju ke injektorbesar di saluran semakin banyakterhambat dan sisanya dikembalikanyang terhisap oleh mesin.lagi ke saluran menuju tangki bensin.Selain dipengaruhi oleh tekananBahan bakar bensin dari tangkiudara,adafaktor lainyangbensin mempunyai tekanan yang mempengaruhi besar pengangkatanbesar yang ditimbulkan oleh pompa diplunyer pengontrol. Hal ini bisatangki bensin. Karena mempunyai dijelaskan dengan melihat Gambartekanan yang besar tersebut, maka 9.19. Tampak bahwa selain tekananbahan bakar yang menuju injektorudara (Pu) ada juga faktor lain yangtadi menyemprot hingga mengabut.mempengaruhi seberapabesarHanya saja karena sedikit yangplunyer pengontrol terangkat. Faktor-diteruskan ke injektor tadi, maka faktor tersebut adalah berat piringtentunya pengkabutan bensin tadiatau plat sensor (Pg) dan berat bobotsedikit pula yang menuju ke ruang pengimbang (G). Agar tercapaibakar.kesetimbangan maka Pu + G = Pg + Hal ini berbeda dengan kondisi Pk. Disinilah model matematikseperti yang terlihat di Gambar 9.18kontrolernya. Sehingga dari sini bisa190 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 23. Teknik Ototronikdidapatkan besarnya keluaranpada sistem kontrol pengalirankontroler (plunyer pengontrol), yaitu bahan bakar K-Jetronik.Pk = (Pu + G) Pg. Ada dua kondisiyang bisa dijelaskan di sini, yaitu : 9.4.2 Sistem Kontrol Pneumatik(pada kondisi pedal gas)Sebagai media yang paling Ketika Katup gas lebih menutupberdaya guna untuk menyalurkanDimana Pu + G < Pg + Pk, maka sinyal dan daya, fluida, baik dalampiring/plat sensor lebih menutupbentuk cairan ataupungas,saluran masuk.mempunyai banyak kegunaan dalam Ketika Katup gas lebih membukaindustri. Cairan dan gas padaPu + G > Pg + Pk, maka plat dasamya dapat dibedakan oleh relatifsensor lebih membuka salurankemungkinan pemampatannya danmasuk.faktabahwa cairan mungkinmempunyai permukaan yang bebas, Faktor lain yang mempengaruhisedang gas membesar memenuhialiranudara adalahbentuktempatnya. Dalam bidang rekayasa,konisitasnya (B pada Gambar 9.17).istilah pneumatikamenjelaskanDengan bentuk konisitas yangsistem fluida yang menggunakansedimikian rupa, maka aliran udaraudara atau gas, dan hidrolika berlakutersebut bisa terhambat atau mengalir untuk sistem yang menggunakanlancar. Konisitas merupakan bentukminyak pelumas atau oli.saluran. Sehingga dari penjelasan Sistem pneumatika digunakantersebut diatasdapat kita secara ekstensif dalam otomatisasisimpulkansebagai berikut :mesin-mesin produksi dan dalambiang kontroler otomatis. Misalnya, Jumlah udara yang mengalirrangkaian pneumatikayangtergantung dari tinggimengubahenergi udarayangpengangkatan piring/plat sensor dimampatkanmenjadienergidan bentuk konisitasnya. Sesuai mekanika digunakan secara luas, dandengan pedal gas yang diinjak berbagai jenis kontroler pneumatikaoleh seorang sopir. ditemukan dalam industri. Karena Jumlahbahan bakaryang sistem pneumatika dan sistemdiinjeksikan tergantung darihidrolika sering saling dibandingkan,jumlah udara yang mengalir. maka berikutinikita akanSemainbesarudara yang memberikan perbandingan antaramengalir, maka semakin besarkedua sistem tersebut secara singkat.bahan bakar yang diinjeksikan.antarakeduasistem tersebut.Sebaliknya semakin kecil udaraPerbedaan-perbedaan tersebutyang mengalir maka semakinadalah sebagai berikut :sedikitbahanbaka yang 1. Udara dangasdapatdiinjeksikan. Dengan perhitungan dimampatkan sedang oli tidakyangsesuai,makaakandapat dimampatkan.didapatkan perbandingan udara 2. Udara kekurangan sifat pelumasdan bahan bakar sebesar 14.7 : 1 dan selalu mengandung uap air.di setiap kondisi bukaan katup Fungsi oli adalah sebagai fluidagas. Dan hal ini yang diharapkan hidrolika dan juga pelumas.Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)191 24. Teknik Ototronik Gambar 9.20 (a) Sistem Kontrol Pneumatik TemperatureGambar 9.20 (b) Sistem Kontrol Hidrolik (Kontrol Kecepatan Mesin)192 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 25. Teknik Ototronik3. Tekanan operasi normal sistem9.4.3 Sistem Kontrol Hidrolik pneummatika jauh lebih rendah daripada sistent hidrolika.Kecuali untuk kontroler pneuma-4. Daya keluaran sistem pneumatikatik tekanan rendah, udara yang jauh lebih kecil daripada sistem dimampatkan jarang digunakan untuk hidrolika. mengontrol kesinambungan gerakan5. Ketepatan aktuator pneumatikaalat-alat yang mempunyai massa. adalah buruk pada kecepatanPerbandingan antarasistem rendah, sedangkan ketepatanpneumatika dan sistem hidrolika. aktuator hidrolika dapat dibuatFluida yang umumnya ditemukan memuaskan pada semua kondisi dalam sistem pneumatika adalah kecepatan. udara. Dalam sistem hidrolika,6. Padasistempneumatika fluidanya adalah oh atau minyak kebocoran eksternalpelumas. Perbedaan sifat-sifat fluida diperbolehkan sampai tingkat terutama menjadikarakteristik tertentu, tetapi kebocoran internalperbedaan yang berarti di bawah harus dihindarkan karena Raya beban eksternal. Untuk kasus perbedaan tekanan efektif agak demikian, kontrolerhidrolika kecil. Pada sistem hidrolika,umumnya lebih dikehendaki. kebocoran internal diperbolehkan Penggunaan yang meluas dari sampai tingkat tertentu, tetapirangkaian hidrolika dalam aplikasi kebocoranekstemalharus alat-alat bantu mesin, sistem kontrol dihindarkan. pesawat terbang, dan operasi yang7. Tidak diperlukan pipa kembalimirip dengan itu terjadi karena faktor- pada sistem pneumatika bila yang faktor seperti sifatnya yang positif, digunakan udara, sedang pipa ketepatan, fleksibilitas, perbandingan kembali selalu diperlukan oleh daya kuda-berat yang tinggi, start sistem hidrolika.yang cepat, berhenti dan ke belakang8. Suhu operasi normal sistem dengan lancar dan presisi, dan pneumatika adalah 5 sampaikesederhanaan operasinya. 60C (41 sampai 140oF). Namun Tekanan operasi dalam sistem sistem pneumatikadapat hidrolika sekitar 145 dan 5000 lb/in2 beroperasi pada suhu 0 sampai (antara 1 dan 35 MPa). Dalam 200C (32 sampai 392F).beberapa aplikasi khusus, tekanan Sistem pneumatika tidak peka operasi mungkin sampai 10.000 terhadap perubahan suhu, tetapilbf/in2 (70 MPa). Untuk persyaratan sebaliknva dengan sistem daya yang sama, berat dan ukuran hidrolika, dengan gesekan fluida dari unit hidrolika dapat dibuat lebih disebabkan oleh kecepatan yang kecil dengan meningkatkan tekanan bergantung besar sekali pada pasokan. Pada sistem hidrolika suhu. Suhu operasi normal untuktekanan tinggi, gaya yang sangat sistem hidrolika adalah 20besar dapat diperoleh. Aksi yang sampai 70C (68 sampai 158F).cepat, peletakan posisi yang tepat9. Sistem pneumatika tahan api dandari beban yang berat dimungkinkan ledakan, sedang sistem hidrolika dengan sistem hidrolika. Kombinasi tidak demikian.sistem elektronika dan hidrolikadigunakan secara luas, karena iaDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)193 26. Teknik Ototronikmengombinasikankelebihan-3. Bahaya api dan ledakan ada,kelebihan baik dari kontrol elektronika kecuall jika menggunakan fluidamaupun daya hidrolika.tahan api. Terdapat kelebihan dan4. Karena sukar sekali merawatkekurangan tertentu dalam sistem hidrolika yang bebas daripenggunaansistem hidrolikakebocoran, maka sistem tersebutdibandingkan dengan sistem lain.cenderung kotor.Beberapa kelebihan-kelebihannya5. Oli yang terkontaminasi mungkinadalah: menyebabkan kegagalan sistem1. Fluida hidrolika bertindak sebagai hidrolika untuk fungsi denganpelumas, disamping membawabenar.pergi panas yang dihasilkan6. Sebagai hasil dari karakteristik nondalam sistemke tempat linear dan karakteristik rumitpertukaran panas yang baiklainnya, maka desain dari sistem(convenient heat exchanger).hidrolika yang canggih sangat2. Aktuator hirdolika yang secara memerlukan waktu dan usahaperbandingan ukurannya kecilyang besar.dapat mengembangkan gaya dan 7. Rangkaian hidrolika umumnyatorsi yang besar. mempunyai karakteristik redaman3. Aktuator hidrolika mempunyai yang buruk. Jika rangkaiankecepatan tanggapan yang lebihhidrolika tidak didesain dengantinggi dengan start, stop, danbenar, maka beberapa fenomenakecepatan kebalikan yang cepat. yang tidak stabil mungkin terjadi4. Aktuatorhidrolikadapat atau hilang, tergantung padadioperasikan di bawah keadaan keadaan operasi.berkesinambungan, terputus-putus (intermittent), kebalikan, 9.4.4 Sistem Kontrol Elektronikdan melambat tanpa mengalamikerusakan.Pada sistem kontrol elektronik,5. Tersedianya aktuator balik linear kontroler yang digunakan merupakanmaupun putar memberikansuatu unit yang terdiri dari komponenfleksibilitas dalam desain.elektronika. Unit elektronika disini6. Karena kebocoran yang rendahmerupakan rangkaianyangdalam aktuator hidrolika, maka terintegrasi dari banyak komponenkecepatan akan jatuh bila bebanelektronika, yaitu resistor, kapasitor,yang diterapkan kecil. induktor, dioda, transistor, op-amp, IC dan masih banyak komponen Di lain pihak,beberapaelektronika yang lain. Unit elektronikakekurangan cenderung membatasi tersebut, bisa berupa rangkaian yangpenggunaanya : sederhana maupun rangkaian yang1. Daya hidrolika tidak siap tersediakompleks. Salah satu komponen dibandingkan dengan daya listrik. elektronika yang bisa dijadikan2. Biaya sistem hidrolika mungkinsebagai kontroler adalah lebih tinggi daripada sistem listrikpotensiometer. Dengan komponen yang sebanding dan mengerjakanini, sudah bisa mengolah sinyal fungsi yang mirip.tegangan, yaitu sebagai pelemah, tidak bisa digunakanuntuk194Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 27. Teknik Ototronikmenguatkansinyal.Untuk9.5 Topologi Sistem Kontrolmenguatkan suatu sinyal, tentu saja Elektronikharus digunakan komponen aktif,misalnya adalah op-amp. Apabila kita Pada sistem kontrol elektronik,dapatkan selisih dari nilai referensi ada beberapa komponen-komponendan dari output plant (sinyal yang digunakan, yaitu sensor,kesalahan/error) dan ternyata jenis pengkondisian sinyal, mikroprosesorkontroler yang diperlukan adalahdan mikrokontroler, memori, driverpelemahan sinyal, maka dengan dan aktuator. Masing-masingpotensiometer tadi sudah bisa kitakomponen ini bisa djelaskan di bawahterapkan untuk membuat kontroler ini. ini.Kontrolerini disebutkontrolerproposional. Lebih canggih lagi, komponenelektronik yang dijadikan sebagaikontroler adalah yang menggunakanmikroprosesor.Disini sudahdigunakan teknologi digital. Beberapatahun belakangan ini, teknologi digitalsangat berkembang pesat. Baik yangtanpa menggunakan program atauyangmemerlukanprogram.Mikroprosesor merupakan komponenelektronik yang memerlukan programagar bisa bekerja. Dengan program,maka bisa digunakan untuk berbagaiaplikasi berdasarkan logika pemikirandari seorang programmer danperancang aplikasi tersebut. Di dunia otomotif, ada suatu unitGambar 9.21 Electronic Control Unit (ECU)elektronik yangmenggunakanmikroprosesor,berfungsi untuk 9.5.1 Sensormengatur jumlah bahan bakar danmengatur waktu penyalaanSensor adalah piranti ataupengapian. Unit ini disebut sebagai komponen yang digunakan untukECU (Electonic Control Unit). Ada merubah suatu besaran non listrikbanyak fungsi ECU yang lain di(fisika maupun kimia) menjadikendaraan. Ada yang digunakakan besaran listrik sehingga dapatuntuk EPS (Electronic Power dianalisa dengan rangkaian listrikSteering), ABS (Antilock Braketertentu. Ada beberapa istilah yangSystem), Airbag System, AC (Air perlu diperhatikan, yaitu kesalahanConditioning), Automatic(error), akurasi (accuracy),Transmission dan masih banyak sensitivitas (sensitivity), repeabilitassistem kontrol yang lain di kendaraan.(repeability), histerisis (hysterisis),Penjelasan mengenai sistem kontrollinearitas (linearity).ini dijelaskan lebih detail pada bab- Istilah kesalahan (error)bab setelah ini.didefinisikan sebagaiperbedaanDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 195 28. Teknik Ototronikantara nilai variabel yang sebenarnyasebesar 5 mV/oC berarti setiapdan nilai pengukuran variabel. perubahan input 1oC akan munculSeringkali nilai sebenarnya tidakoutput sebesar 5 mV.diketahui. Untuk kasus tertentu, Istilah repeabilitas (repeability)akurasiakanmenunjukkan didefinisikan sebagai pengukuranrange/bound kemungkinan dari nilai terhadap seberapa baik output yangsebenarnya.dihasilkan ketika diberikan input yang Istilah akurasi(accuracy) sama beberapa kali.digunakanuntukmenentukankesaahan(error) keseluruhanmax minmaksimum yang diharapkan dari repeatibility =x100% fullscalesuatu alat dalam pengukuran. Adabeberapa jenis akurasi, yaitu : Istilahhisterisis (hysterisis)1. Terhadap variabel yang diukur. didefinisikan sebagaiperbedaan Misalnyaakurasidalam output yang terjadi antara pemberian pengukuran suhu ialah 2oC, berarti input menaik dan pemberian input ada ketidak akuratan(uncertainty) menurun dengan besar nilai input sebesar 2oC pada setiap nilai sama. Merupakansalahsatu suhu yang diukur. indikator repeatabilitas.2. Terhadap prosentasedari pembacaan Full Scale suatu instrumen. Misalnya akurasi sebesar 0.5% FS (Full Scale) pada meter dengan 5 V Full Scale, berarti ketidakakuratan pada sebesar 0.025 volt.3. Terhadap prosentase span (range kemampuanpengukuran instrumen). Misalnya jika sebuah alat mengukur3% dari span untuk pengukuran tekanan dengan range 20 - 50 psi, maka akurasinya menjadi sebesar ( 0.03) (50 20) = 0.9 psi. Gambar 9.22 Grafik Histerisis Istilah sensitivitas (sensitivity)didefinisikan sebagai perubahan padaIstilah linearitas(linearity)outputinstrumenuntuk setiapdidefinisikansebagaihubunganperubahan input terkecil. Sensitivitas antara output dan input dapatyang tinggi sangat diinginkan karena diwujudkan dalam persamaan garisjika perubahan output yang besar lurus. Linearitas sangat diinginkanterjadi saat dikenai input yang kecil, karena segala perhitungan dapatmaka pengukuran akan semakin dilakukan dengan mudah jika sensormudah dilakukan. Misalnya, jikadapat diwujudkan dalam persamaansensitivitassensor temperaturgaris lurus.196Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 29. Teknik OtotronikDalampemilihan danfisika adalah sensor cahaya, sensorpenggunaan suatu sensor, diperlukan suara, sensor kimia,sensor gaya,pertimbangan-pertimbangan,agarsensor kecepatan, dan sensorsesuai dengan yang diharapkan.percepatan, dan sensor suhu.Pertimbangan-pertimbangan tersebutSedangkan Sensor kimia mendeteksimeliputi :jumlah suatu zat kimia dengan cara1. Identifikasi sinyalyangmengubah besaran kimia menjadi sebenarnya.besaran listrik. Biasanya melibatkanTahap ini meliputi nilaibeberapa reaksi kimia. Contoh sensor nominal dan range pengukuran kimia adalah sensor pH, sensor sensor, kondisi fisik lingkungan Oksigen, sensor ledakan, dan sensor dimana pengukuran dilakukan, gas. Ada penggolongan lain kecepatanpengukuranyangberdasarkan keperluan dari sumber diperlukan, dan lain-lain. energi, yaitu sensor pasif dan sensor2. Identifikasi sinyal output yangaktif. Untuk mengkonversi sifat-sifat dibutuhkan.fisik atau kimia ke besaran listrikKebanyakan output yangsensor pasif tidak memerlukan dihasilkan sebesar arus standar 4bantuan sumber energi, contohnya 20 mA (contoh pada sensoradalah termocouple. Termocouple temperatur) atau tegangan yang menghasilkan teganganoutput besarnya diskalakan untuksebanding dengan suhu pada mewakilirangepengukuransambungan termcouple tersebut. sensor. Mungkin ada kebutuhanBerbeda dengan sensor aktif, untuk lain sepertai isolasi impedansimengkonversi sifat-sifat fisik atau output, dan lain-lain. Dalam kimia ke besaran listrik sensor aktif ini beberapakasus mungkinmemerlukan bantuan sumber energi. diperlukan konversi secara digital Ada 6 tipe isyarat penggolongan pada output. sensor, yaitu :3. Memilih sensor yang tepat. 1. Mechanical, contoh : panjang,Berdasar langkah pertama,luas, mass flow, gaya, torque, kita pilih sensor yang sesuai tekanan, kecepatan, percepatan, dengan spesifikasi range danpanjang gel acoustic dan lain-lain. lingkungan. Selanjutnya, harga 2. Thermal, contoh : temperature, dan ketersediaan sensor jugapanas, entropy, heat flow dan harus dipertimbangkan.lain-lain.4. Mendesain pengkondisi sinyal 3. Electrical, contoh : tegangan, yang sesuai.arus,muatan, resistance,Dengan pengkondisi sinyal, frekuensi dan lain-lain. output dari sensor akan diubah 4. Magnetic, contoh : intensitas menjadi bentuk sinyal output yang medan, flux density dan lain-lain. kita perlukan. 5. Radiant, contoh : intensitas, panjang gelombang, polarisasi Sensor dibedakan menjadi 2dan lain-lain.jenis, yaitu sensor fisika dan sensor 6. Chemical, contoh : komposisi,kimia. Sensor fisika mendeteksikonsentrasi, pH, kecepatan reaksibesaran suatu besaran berdasarkandan lain-lain.hukum-hukum fisika. Contoh sensorDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 197 30. Teknik Ototronik9.5.2 Pengkodisian Sinyal (Signal setelah melewati proses konversi.Conditioning) Tentunya besar sinyal ini bergantungterhadap karakteristik materialnya. Pengkondisi sinyal merupakan Agar sinyal yang dihasilkan olehsuatu operasi elektronik untuksebuah sensor sesuai dengan yangmengkonversi sinyal tersebut menjadidiinginkan makakita harussinyal yang sesuai dengan komponenmengkonversinya setelah didapatkanelektronik lain yang diperlukan dikeluarannya. Kita tidak bisa merubahdalam sistem kontrol. Pengkondisian karakteristik material didalamnya,sinyal dibagi menjadi dua bagian, karena tentunya sensor tersebutyaitu pengkondisi sinyal secara sudah menjadi satu kesatuan yanganalog dansecara digital. terintegrasi. Hanya industri pembuatPengkondisian secara analog sensortersebutyangmampumenghasilkan sinyal keluaran yang merubahnya, karena kita hanyamasihmerepresentasikansinyalsebagai pemakai sensor tersebut dananalog yang variabel. Pada aplikasi bukan kita sendiri yang membuatnya.pemrosesan digital,beberapaSehingga hanya ada pilihan yangpengkondisi sinyal analog tertentusedikit untuk kita terapkan ke sistemdilakukan sebelum konversi analog kontrol nantinya. Sebagai contohke digital dikerjakan.adalah cadmium sulfida mempunyainilai resistansi yang bervariasi yangberkebalikan dantidak linearberdasarkanintensitas cahaya.Pengkondisi sinyal secara analogdiperlukan dalam kasus ini untukmerubah sinyal yang dihasilkantersebut untuk dihubungkan dengankomponen lain dalam sisten kontrol.Tentunya konversi ini dilakukansecara elektris. Kitaseringmenguraikan bahwa akibat daripengkondisian sinyal membentuksuatu transfer fungsi tertentu. Denganrangkaian penguat tegangan yangsederhana, ketika diberi masukantegangan pada rangkaian tersebut,maka memberikan tegangankeluaran. Hal ini memungkinkanGambar 9.23 Linearisasi pada Sinyal membagirangkaian pengkondisiyang Tidak Linear sinyal secara umum sebagai berikut :a. Merubah level sinyal Metode yang sederhana pada9.5.2.1 Pengkondisian Sinyal Analog rangkaian pengkondisi sinyal adalah(Analog Signal Conditioning)merubah level atau nilai dari sinyaltersebut. Contoh yang sering dipakai Sebuah sensor menghasilkan adalah penguatan (amplifier) dannilai variabel dalam besaran listrikpelemahan (attenuate) level198 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 31. Teknik Ototroniktegangan. Secara umum, aplikasi itu sulit untuk mendesainnya dansistem kontrol dengan sinyal dc ataubiasanya operasi daerah kerjanyafrekuensi rendah dapat dikuatkandibatasi.dengan mudah. Faktor penting untuk Pendekatanmodern untukmemilih rangkaian penguatan adalahmasalah ini adalah menjadikan sinyalimpedansi input dari keluaran yang tidak linea ersebut sebagaisensor. masukan dari sebuah komputer dan Dalam sistem kontrol, sinyal membentuk linearisasi denganselalumenggambarkanvariabel menggunakansoftware. Secaraproses (atau keluaran sistem) yangvirtual, banyak ketidaklinearan dapatnantinya akan dibandingkan dengan diatasi dengan cara ini dengannilai variabel (nilai referensi) untukkomputer modernyang cepatdiolah olehkontroler. Dalam pemrosesannya secara real time.beberapa kasus respon frekuensidalam rangkaian penguatan sangatc. Konversipenting untuk diperhatikan, Seringkali pengkondisi sinyalcontohnyapada sensordigunakan untuk mengkonversi dariaccelerometer dan optical detector. besaran listrik yang satu ke besaranlistrik yang lain. Sebagian besar darib. Linearisasikelompok sensor/tranduser, Sesuai denganpenjelasanmemperlihatkan perlunya merubahsebelumnya, bahwa pembuat sistemresistensinya dengan variabel yangkontrol mempunyai pilihan yangdinamis. Dalam kasus ini, perlusedikit dari karakteristik keluaran disediakan rangkaian untuksensor terhadap variabel proses.mengkonversiresitansi tersebutSeringkali hubungan antara masukanmenjadi sinyal tegangan (Volt) ataudan keluaran dari sensor adalah tidak sinyal arus (Ampere). Hal ini biasanyalinear.Bahkan sensor yang bisa terpenuhi oleh rangkaianmendekati linearpun juga bisa jembatansaatperubahanmenjadi masalah ketika pengukuran resistansinya kecil dan/atau denganyang presisi dari variabel sinyal rangkaian penguat (amplifier) dengandiperlukan. variasi penguatannya. Menurutsejarah,rangkaian Tipepenting dari suatuanalogdikhususkanpada pengkonversian dihubungkan denganpenggunaan sinyal yang linear.kontrol proses yang standar dariSebagai contoh,diperkirakan sinyal yang ditransmisikan berupakeluaran dari sebuah sensor level arus sebesar 4-20 mA padabervariasi dan tidak linear dengankabel.Halini memerlukanvariabel proses. Ditunjukkan pada pengkonversian resistansi dan levelGambar9.23(a). Rangkaiantegangan menjadi level arus yanglinearisasi di buat blok diagramdiperlukan pada akhir pengirimanditunjukkan pada Gambar 9.23 (b), sinyal dan untuk pengkonversiankondisi yang ideal, yaitu hubunganbalik dari arus menjadi teganganyang linear dari keluaran sensor yang pada akhir penerimaan sinyal yangberupa tegangan dan variabel proses dikirim. Tentunya pengiriman sinyaldidapatkan, seperti terlihat pada (signal transmission) dengan arusGambar 9.23 (c). Rangkaian sepertidipakaikarena sinyaltidakDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)199 32. Teknik Ototronikbergantung dengan beban yang resistor, kapasitor, dan induktor, ataubervariasi. Dengan begitu, makafilteraktif dengan memakaidiperlukan perubah tegangan ke aruspenguatan dan balikan (feedback).dan perubah arus ke tegangan. Pemakaiankomputerataumikrokomputer dalam sistem kontrolmemerlukan pengkonversian dataanalog menjadi data digital (digitalinterfacing) oleh rangkaian yangterintegrasi. Rangkaian ini disebutAnalog to Digital Converter (ADC).Konversi sinyal analog biasanyadiperlukan untuk mengatur sinyalanalog yang diukur agar sesuaimenjadi sinyal digital yang diperlukansebagai masukan ADC. Sebagaicontoh, ADC memerlukan sinyalmasukan yang bervariasi antara 0sampai dengan 5 Volt, tetapi sensormemberikan sinyal yang bervariasiantara 30 sampai dengan 80 mV. Gambar 9.24 Konsep PembebananRangkaianpengkonversi sinyaltersebut dapat dibuatuntukmenghubungkan keluaran sensorPenyesuaian impedansi adalahtersebut ke masukan ADC yang elemen yang pentingdalamdiperlukan.pengkondisian sinyalketika impedansi internal dari sensor ataud. Filter dan Penyesuaian Impedansiimpedansi saluran transmisi dapatAda dua pengkondisi sinyal menyebabkankesalahan (error)bersama lainnya yang diperlukan, dalam pengukuran variabel dinamis.yaitu proses pemfilteran (filtering) dan Rangkaian yang menggunakanpenyesuaian impedansi (matchingkomponen aktif dan pasif digunakanimpedance).untuk mengadakan penyesuaianSeringkali sinyal informasi yang impedansi tersebut.sering dijumpai di dunia ind ustrisekarang ini mempunyai frekuensi 60e. Konsep PembebananHz. Motor listrik sewaktu di start, Salahsatuyangmenjadimenyebabkan sinyal pulse dan sinyalperhatian utamadalamlain yang tidak diinginkan dalam pengkondisian sinyal analog adalahsistem kontrol tertentu. Pada banyak pembebanan satu rangkaian olehkasus, hal ini memerlukan pemakaianrangkaian lainnya. Disini dikenalkanfilter high-pass, filter low-pass atau adanya ketidakpastian amplitudo darifilter notch untuk mengurangi atau suatu sinyal tegangan. Jika teganganmenghilangkan sinyal yang tidakini merepresentasikan beberapadiinginkan tersebut. Contoh proses variabelproses, maka adafilter yang dapat dipenuhi oleh filter ketidakpastian dalam nilai variabelpasif adalah hanya dengan memakaitersebut.200Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 33. Teknik Ototronik Pembebanan dapat dijelaskancircuits), rangkaian jembatan (bridgesebagai berikut. Sebagai misalcircuits), filter RC (RC filter) dan lain-keluaran dari rangkaian terbuka darilain. Sedangkan contoh rangkaianbeberapakomponenelektronika aktifyaitu rangkaiandenganmenghasilkan suatu tegangan menggunakan komponen op-amp.V y1 = Vx , sesuai gambar 9.24 (a). Dalam hal ini tidak perlu dibahaspada bagian ini, karena rangkaian op-Rangkaian terbuka berarti tidakamp sudah dijelaskan pada bab 8.terhubung dengan rangkaian yangRangkaian jembatandanlain. Pembebanan terjadi ketika kitapembagi merupakan dua teknikmenhubungkannya dengan sebuahrangkaian pasif yang telah digunakanbeban atau rangkaian terintegrasiuntuk pengkondisi sinyal sudah lamayang ditambahkan ke keluaran tadisekali. Meskipun rangkaian aktif yang(lihat Gambar 9.24 (b)) dan teganganmodern menggantika teknik ini, masihkeluaran tadi menjadi turun beberapabanyak aplikasi yang menggunakanvolt jika debandingkan denganteknik ini dengan keuntungannya.rangkaian yang terbuka sebelumnya,Rangkaian jembatan secaradimana V y 2 < V y1 . Pembebanan yang khusus dipakai untuk mendapatkanberbeda akan menghasilkan akurasi tinggi dalam pengukuranpengurangan (drop) tegangan yangimpedansinya. Ada rangkaian yangberbeda pula. Nilai V y1 jika diukurmempunyai perubahan impedansiyang sangat kecil, maka disinilahdengan voltmeter akan menunjukkandiperlukan rangkaian jembatan ini.sebesar V y1 = V x . Berbeda dengan Tipe rangkaian pasif lain yangdengan sewaktu kita beri bebandilibatkan dalam pengkondisian sinyalsesuai gambar 9.24 (b), maka nilaiadalah memfilter frekuensi yang tidakV y 2 yang ditunjukkan oleh voltmeter diinginkan dari sinyal yang terukur. Didalam praktek industri atau di bidang RLsebesar V y 2 = V x () , atau elektronika yang lain, ditemukanRL + R xsinyal dengn noise (sinyal yang tidakRxdiinginkan)yangmempunyaisebesar V y 2= V x (1 ).frekuensi rendah atau frekuensiRL + Rx tinggi, padahal sinyal yang seperti ini Jika besaran listrik berupa sinyal tidak diharapkan untuk muncul.yang berfrekuensi atau sinyal digital,Sebagai contoh adalah sensor untukmaka pembebanan bukan merupakan mengkonversi temperatur menghasil-suatu masalah. Dalam hal ini, sinyalkan sinyal tegangan dc, proposionalsetelah ada pembebanan tidak akan terhadap temperatur. Karena sumberterjadi error dalam hal besaran power yang digunakan di lingkunganfrekuensinya. Pembebanan sangat sekitar menggunakan sinyal ac 60 Hzpenting ketika besaran yang dipakai (tegangan listrikPLN),adaadalah amplitudonya.kemungkinan sinyal 60 Hz tersebut Adadua jenisrangkaianmempengaruhi keluaran teganganpengkondisi sinyal, yaitu rangkaian sensor yang tentunya ada perbedaanpasif dan rangkaian aktif. Adadengan temperatur yang seharusnyabeberapa contoh rangkaian pasif,proposional tadi. Rangkaian pasifyaitu rangkaian pembagi (divideryang terdiri dari resistor dan kapasitorDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)201 34. Teknik Ototronikseringkali dipakai untuk mengeliminir untuk menghasilkan sinyal tegangannoise yang mempunyai frekuensiyang bervariasi terhadap groundtinggi dan rendah tanpa ada (tegangan yang bernilai nol). Jikaperubahan sinyal yang seharusnya. pada mobil maka badan mobil atauminus baterai yang menjadi ground.Ini berarti bahwa penguatan dapatdipakai untuk menambah levelteganganuntukpenambahansensitivitas pada impedansi yangbervariasi. Gambar9.26menunjukkan rangkaian jembatanyang disebut jembatan wheatstone.Rangkaian ini dipakai untuk aplikasipengkondisi sinyal dimana sebuahsensor yang merubah resistansimenjadi tegangan sebagai variabelproses, menjadimasukankeGambar 9.25 Rangkaian Pembagikontroler yangsebelumnyaTegangan yang Sederhanadibandingkan dengan referensi (lihatblok diagram sistem kontrol tertutup Rangkaian pembagi tegangan pada gambar 9.3).(divider circuits) dasar deperlihatkanpada gabar 9.25 seringkali digunakanuntuk mengkonversi (merubah) nilairesistansi yang bervariasi menjaditegangan yang bervariasi pula.Hubungan tegangan keluaran darirangkaian pembagi V D , resistor( R1 , R 2 )dantegangan sumber( V S )adalahR2VsVD = R1 + R2Gambar 9.26 Rangkaian Jembatandimana Vs = tegangan sumber Wheatstone DC Dasar R1 , R2 = reistor pembagi Banyak modifikasi yang Rangkaian jembatan (bridge dilakukan pada rangkaian jembatancircuit) digunakan untukdasar ini untuk aplikasi lain yang lebihmengkonversi impedansiyangspesifik. Pada Gambar 9.26, obyekbervariasi menjadi tegangan yangdengan lebel D adalah sebuahbervariasi pula. Salah satu detektor tegangan (vlotage detector)keuntungan menggunakan rangkaiandipakai untuk membandingkanjembatan ini adalah dapat didesaintegangan (potensial) di titik antara a 202Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 35. Teknik Ototronikdan pada rangkaian. Dalam aplikasitegangan sumber V yang dibagi olehyang modern, detektor merupakanR1 dan R3amplifierdiferensial denganimpedansi input yang tinggi. DalamVR3kasus ini beda potensial ( V ) antaraVa =titik a dan b dirumuskan menjadi R1 + R3 V = Va Vb dengan cara yang sama maka Vb ,dimana: pembagi tegangan diberikan olehVa = Tegangan titik a terhadap titikc (ground atau tegangan VR4Va =referensi) R2 + R4Vb = Tegangan titik b terhadap titikc (ground atau tegangan dimanareferensi)V = sumber tegangan rangkaian.Jikapersamaan di atasdikombinasikan, maka beda tegangandapat ditulis menjadi VR3 VR4 V = denganR1 + R3 R2 + R4memakai beberapapersamaaalgebra matematika, dapatditunjukkanpersamaan tersebutmenjadiR3 R2 R1 R4V = V ( R1 + R3 ).( R2 + R4 )Persamaaninimenunjukkanbagaimana beda potensial daridetektor adalah sebuah fungsi darisumber tegangan dan nilai-nilai dariresistor. Jika hasil yang didapatkandari nilai beda potensial V adalahnol, maka akan kita dapakan bahwaGambar 9.27 Rangkaian Filter pasif R3 R2 = R1 R4 Nilai Va dan Vb sekarang dapatditentukan, dimana Va merupakan Untuk mengeleminasi sinyalnoise yang tidak diinginkan daripengukuran, seringkali diperlukanDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)203 36. Teknik Ototronikpemakaian rangkaianuntukmeneruskan atau menghilangkansinyal dalam daerah frekuensitertentu. Rangkaian ini disebut filter.Filter yang sederhana dapat dibuatdari sebuah resistor dan sebuahkapasitor. Rangkaian ini bisamembentuk rangkaian filter Lowpassdan filter Highpass. Filter LowpassGambar 9.29 Hasil Eksperimendari Rangkaian Filter PasifHighpass frekuensi yang semakin tinggi, maka amplitudo sinyal tersebut akan semakin berkurang. Rangkaian ini bisa dibuat seperti yang terlihat di Gambar 9.28 Hasil Eksperimen dari Rangkaian Filter Pasif Gambar 9.27 (a). Hasil eksperimen Lowpass dengan mengunakan alat ukur osiloskop ditunjukan pada Gambar 9.28.dapat menghilangkan frekuensi tinggiDenganmemberikan nilaidan meneruskan sinyal frekuensifrekuensi yang berbeda antara sinyalrendah. Dalam hal ini adalah nilai Vin pada Gambar 9.28 (a) dan Vin ,amplitudonya yang nilainya dibuat Gambar 9.28 (b) maka menghasilkantetap pada frekuensi tertentu ataudibuat berkurang hingga menjadi nolsinyal Vout yang berbeda pula dalampada frekuensi tertentu. Dengan filter hal amplitudo.TetapinilaiLowpass, jika ada sinyal yang dengan frekuensinya tidak berubah. Dan ada204Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 37. Teknik Ototronikpergeseran phase antara Vin dan bagaimana petunjuk ini dipakai untukmengembangkansuatu desain.Vout , hanya saja masalah pergeseranPetunjuk di bawah untuk memastikanphase tidak di bahas dalam buku ini.bahwa suatu masalah bisa dipahaiSebaliknya pada filter Highpass,dengan benar dan disini dibahasfilter ini mampu menghilangkan sinyal mengenai hal-hal yang penting.dengan frekuensirendahdanTidak semua petunjuk akakmeneruskanfrekuensitinggi.menjadi sesuatu yang penting dalamTentunya nilai amplitudo yang setiap pendesainan, bisasajamenjadi kecilataukahtetap.beberapa tidak sesuai denganRangkaian RC untuk filter ini aplikasi yang kita buat. Pada banyakditunjukkan pada Gambar 9.27 (b). kasus, tidak cukup informasi yangHasil eksperimendengankurang dalam menunjukkan suatumengunakan alat ukur osiloskopmasalah dengan baik, maka seorangditunjukan pada Gambar 9.29.desainerharus mempunyaiDengan memberikan nilai frekuensi kemampuan teknik yang baik danyang berbeda antara sinyal Vin pada terlatih dalam setiap bagian desain.Gambar 9.29 (a) dan Vin , Gambar Gambar 9.30mmenunjukkanmodel pengukuran dan pengkondisi9.29 (b) maka menghasilkan sinyal sinyal. Dalam beberapa hal padaVout yang berbeda pula dalam halkeseluruhan sistem dikembangkan,amplitudo. Tetapi nilai frekuensinyadari pemilihansensor sampaitidak berubah. Dan ada pergeseran mendesain pengkondisi sinyal. Dalamphase antara Vin dan Vout , hanya hal yang lain, hanya pengkondisisinyal yang akan dikembangkan.saja masalah pergeseran phase tidakPetunjuk dibawah dibuat secaradi bahas dalam buku ini.umum. Karena sensor dipilih dari Gambar 9.30 Model dari Pengukuran dan Pengkondisi SinyalPadabagianini dibahas yang tersedia, desain dibuat secaramengenai petunjuk pendesainan,aktual danbenar-benaruntuksesuatu hal yangharus pengkondisi sinyal yang sesuai.dipertimbangkan sewaktu mendesain Petunjuk untuk mendesainsebuah sistem pengkondisian sinyalpengkondisi sinyal analog adalahanalog. Contoh disini menunjukkan sebagai berikut :Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 205 38. Teknik Ototronik1. Definisikan apa yang menjadi3. Mendesain pengondisisinyal tujuan pengukuran. analog (S/C) a. Parameter: Apa yang menjadi a. Parameter: Apa yang menjadisifat alami dari variabel yang sifat alami dari keluaran ? Yangdiukur? tekanan, temperatur, sering dipakai adalah tegangan,aliran, level, tegangan, arus, tetapi arus dan frekuensiresistansi atau lainnya? Daerahkadang-kadang juga dipakaikerja (range): Berapa daerah pula. Masih banyak kasus yangkerja dari pengukuran? 100 s/d memakai tegangan sebagai200 oC, 45 s/d 85 psi, 2 s/d 4 langkah pertama yang dipakai.Volt atau lainnya?b. Daerah Kerja (range): Berapa b. Akurasi (accuracy): Berapa daerah kerja yang diharapkanakurasi yang diperlukan ? 5% dari parameter keluarannyaFull Scale (FS), 3% atau lainnya (misal 0 s/d 5 V, 4 s/d 20 mA, 5?s/d 10 kHz) ? c. Linearitas (Linearity): Apakahc. Impedansimasukan(inputkeluaran output harus linear ? impedance): Impedansi masu- d. Noise: Apa yang menjadi noisekan bagaimana yang seharus-dalam hal level dan frekuensinya terjadi pada pengkondisipada lingkungan pengukuran?sinyal (S/C) jika untuk sinyal masukannya. Hal ini penting2. Memilihsensor (jika bisauntuk menjaga pembebanan diterapkan).dari masukan sinyal tegangan. a. Parameter: Apa yang menjadi d. Impedansi keluaran (Outputsifat alami dari keluaran sensor Impedance):Impedansi? resistansi, tegangan ataukeluaran apa yang seharusnyalainnya? dari pengkondisi sinyal jika b. Fungsitransfer(transferdihubungkan dengan rangkaianfunction): Bagaimana hubunganbeban pada keluarannya.antar keluaran sensor denganvariabel terukur ? linear, grafis, 4. Catatan untuk mendesain peng-persamaan,akurasi ataukondisi sinyal analog.lainnya ? a. Jika masukan adalah c. Waktu respon (time response):perubahanresistansi,danBagaimana waktu repon dari rangkaian jebatan dan pembagisensor ? apakah lambat atauyang harus dipakai, yakinkancepat ?untukmempertimbangkan d. Daerahkerja (range): keduanya dari segi pengaruhBagaimanadaerah kerjaketidaklinearantegangankeluaran sensor untuk daerah keluarannya terhadap resistansikerjapengukuran yang dan pengaruh arus listrik yangdiberikan. melewati sensoryang e. Daya (Power): Apa yang mempunyai hambatan tersebut.menjadi spesifikasi daya dari b. Untuk bagian op-amp yangsensor ? disipasi resistansi didesain, pendekatan desainmaksimum, arus yang diserapyang paling mudah adalahatau lainnya ? membangun persamaan206Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 39. Teknik Ototronikmatematis antara masukan dansinyal yang terkodekan secara digital,keluarannya. Dari persamaan dimana, kabel pembawa dengan levelmatematis ini, akan menjawabhigh (1) atau low (0), bukanrangkaian apa yang diperlukan merupakan masalah hubungannyauntuk dipakai pada kasus itu. denganpemrosesan analognya.PersamaaniniMaka ada kepastian yang takmerepresentasikanfungsi terpisahkan di dalam representasitransfer statis dari pengkondisiinformasi pengkodean secara digitalsinyal. Untuk contoh mendesainkarena tidakmungkin adanyarangkaian pengkondisi sinyalpengaruh yang sifatnya palsu daridengan op-amp ini bisa dilihat di informasi tersebut.bab 8. c. Selalu mempertimbangkanbanyakkemungkinan daripembebanan sumber tegangandari pengkondisi sinyal.Pembebanan seperti inimerupaka kesalahan yang vitaldalam sistem pengukuran.9.5.2.2 Pengkondisian Sinyal Digital(Digital Signal Conditioning) Keseluruhan survei menunjuk-kan bahwa aplikasi elektronika yangterjadi di bidang industri menunjukkanbahwa perkembangan teknik digitalterjadi sangat cepat. Ada banyakalasan kenapa hal ini bisa terjadi,tetapi hanya dua alasan pada bagianini yang penting. Salah satunyaadalah pengurangan terhadapketidakpastian,hubungannyainformasi yang dikodekan secaradigital dibandingkan dengan informasisecara analog. Sebagai catatan yang kitabicarakanadalahketidakpastian(uncertainty), bukaakurasiGambar 9.31 Pencacahan dalam biner(accuracy). Jika sebuah sistem dan desimalmenunjukkaninformasi secaraanalog, harus sangat diperhatikanpengaruh noise secara elektronik, Alasan kedua dari perkembang-penyimpangan penguatan amplifier, an elektronikadigitaladalahefek pembebanan, dan masalahpertumbuhan keinginan dalam pema-lainnya yang biasa terjadi pada kaian komputer digital dalam prosespendesainan elektonika analog. Pada industri. Komputer digital, secaraDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)207 40. Teknik OtotronikGambar 9.32 Konversi Bilangan biner - desimalalami, memerlukan informasi yangkompleks, sebagai rangkaianterkodekan dalam format digital yang terintergrasi (IC = integratedsebelum informasi tersebut dipakai. circuit).Pemakaian pengkodisi sinyal secaradigital tentunya menjadi pertanyaan Akhirnya, perkembangan mikro-mengapa komputer dipakai secaraprosesor telah menyempurnakanluas di di industri. Ada beberapasuatu perubahan bentuk kontrolalasan yangbisa menjawab proses secara digital sebagai dasarpertanyaan tersebut, yaitu : sistem kontrol. Dengan mikroprosesor1. Sebuah komputer bisa dipakai(dasar dari komputer), implementasiuntuk mengontrol dengan mudahsebuah komputer sebagai dasardari suatu sistem konrol dengansistem kontrol telah menjadi hal yangbanyak variabel. praktis, dan dengan itu tentunya2. Melalui pemrograman komputer, diperlukan pengetahuan mengenaiketidaklinearan darisebuah pengkondisian sinyal secara digital.keluaran sensordapatdi Teknologi tersebut mengurangi tidaklinearkan. hanya dalam ukuran fisiknya, tetapi3. Persamaan kontrol yang rumitjuga konsumsi daya dan rata-ratadapatdiselesaiakan untuk kegagalan yang terjadi.menentukan fungsi kontrol yangPemakaian teknik digital di dalamdiperlukan.sistem kontrol memerlukan4. komputer mempunyaipengukuran variabe proses dankemampuan dalam bentuknyainformasi kontrol yang dikodekan keyang kecil berupa rangkaiandalam bentuk digital. Sinyal digitalpemrosesan digital yangmempunyal dua jenis level tegangan208Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 41. Teknik OtotronikGambar 9.33 Pengubahan Biner menjadi Desimal Gambar 9.34 Pengubahan Desimal menjadi Bineryang sederhana di dalam sebuahmempunyai karakteristik nilai-tempatkabel. Kita katakan bahwa informasi (place-value). Marilah kita tinjaudigital mempunyai kondisi high (H bilangan desimal 238. Pada bilanganatau 1) dan low (L atau 0) pada tersebut, angka 8 terdarpat padasebuah kabel yang membawa sinyalangka satuan atau posisi satuan.digital. Sebelum belajar mengenai Angka 3 pada posisi puluhan, danpengolahan sinyal digital, sebaiknyaoleh karena itu tiga puluhan berarti 30perlu kita pelajari dulu mengenai satuan. Angka 2 tersebut pada posisikonsepbilangan dan dasarratusan dan berarti dua ratusan, atauelektronika digital terlebih dahulu.200 satuan. Penambahan 200 + 30 +8 menghasilkan angka desimal total9.5.2.2.1 Sistem Bilangan sebesar 238.Sistem bilangandesimal juga disebut sistem basis 10 Setiap orang mengenal sistem (base 10 system). Disebut demikianbilangan desimal. Sistem ini memakaikarena sistem ini mempunyai 10simbol 0 s/d 9. Sistem desimal juga simbol yang berbeda. Sistem basisDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)209 42. Teknik Ototronik10 juga dikatakan mempunyai suatusebelah kanan) merupakan bit yangradiks (radix) 10. Radiks dan basistidak signifikan (LSB, least significantmerupakan istilah yang mempunyai bit). Dengan kata lain, bila angka 1arti yang persis sama. muncul pada kolom sebelah kanan,Gambar 9.35 Pengubahan Pecahan Desimal menjadi Pecahan Biner Bilangan biner (basis 2) banyak maka hitungan biner ditambahdigunakan di dalam rangkaian digital.dengan 1. Bagian kedua dari kananBilangan oktal (basis 8) dan adalah angka 2. Angka 1 yangheksadesimal(basis 16) jugamuncul pada kolom ini (seperti padadigunakan sampai suatu tingkatan baris desimal dua) berarti bahwatertentu di dalam sistem digital.hitungan ditambah dengan 2. Tiga Kita dapat menghitung dengannilai-tempat lainnya juga ditunjukkanmenggunakan semua sistem bilanganpada Gambar 9.31 (angka empatan,tersebut di atas (desimal, biner, oktal, delapanan, danenambelasan).dan heksadesimal). Semua sistemCatatan bahwa masing- masing nilai-bilangan ini jugamempunyai angka yang lebih besar merupakankarakteristik nilai-tempat.pangkat dari 2 yang ditambahkan. Sistem bilangan biner hanya Angka satuan sebenarnya adalah 20,menggunakan dua simbol (0,1).angka duaan adalah 21, angkaBilangan ini dikatakan mempunyai empatan adalah 22, angka delapananradiks 2 dan biasanya disebut sistem adalah 23, dan angka enambelasanbilangan basis 2. Setiap biner digit adalah 24. Dalam elektronika digital,(biner digit) disebut bit. Pencacahanadalah biasa untuk menghafaldalam biner diilustrasikan padasekurang-kurangnyaurutanGambar 9.31. Bilangan binerpencacahan biner dari 0000 sampaidiperlihatkan pada kolom sebelah 1111 (dibaca: satu, satu, satu, satu)kanan dari Gambar 9.31 tersebut. atau desimal 15.Sedangkan ekivalen-desimalnyaTinjau bilangan yang ditunjukkandiperlihatkan pada kolom sebelah kiri. pada Gambar 9.32 (a). Gambar iniPerhatikan bahwa angka 1 (kolommenunjukkan bagaimana mengubah210Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 43. Teknik Ototronik Gambar 9.36 Pengubahan Desimal Pecahan Binerbiner 10011 (dibaca: satu, nol, nol,Bagaimana dengan pengubahansatu, satu) menjadi ekivalenbilangan-bilangan pecahan? Gambardesimalnya. Perlu kita perhatikan 9.33 melukiskan bilangan binerbahwa, untuk setiap 1 bit dalam 1110.101 yang sedang diubahbilangan biner, ekivalen-desimalmenjadi ekivalen-desimalnya. Nilai-untuk nilai-tempat tersebut dituliskantempat diberikan sepanjang barisdi bawahnya. Kemudian bilangan- sebelah atas. Perlu kita perhatikanbilangan desimal