KONTROL PROSES II

I.

Tujuan Percobaan 1. Mengetahui pengertian dari kontrol proses. 2. Mengetahui tentang aplikasi dari kontrol proses. 3. Mengetahui komponen-komponen pada kontrol proses.

II.

Alat-alat 1. Modul simulasi boiler 2. Modul simulasi level air

III.

Teori Dasar Kontrol proses merupakan salah satu studi pembelajaran yang diadaptasi

dari ilmu fisika. Adapun yang dipelajari dalam bidang studi ini ialah instrumentasi industri(alat-alat industri). Program studi ini meliputi tentang pH, Level, Pressure, dan Flow. Ciri khas dari kontrol proses itu sendri adalah control valve, yang juga digunakan sebagai lambang kontrol proses dan kontrol mekanik. Komponen-komponen pendukung kontrol proses : Sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran panas menjadi besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya. Ada beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap arus listrik sesuai dengan suhunya. Menggunakan bahan logam Logam akan bertambah besar hambatannya terhadap arus listrik jika panasnya bertambah. Hal ini dapat dijelaskan dari sisi komponen penyusun logam. Logam dapat dikatakan sebagai muatan positif yang berada di dalam elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah, elektron-elektron tersebut

akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring dengan naiknya suhu. Dengan besarnya getaran tersebut, maka gerakan elektron akan terhambat dan menyebabkan nilai hambatan dari logam tersebut bertambah.

Menggunakan bahan semikonduktor Bahan semikonduktor mempunyai sifat terbalik dari logam, semakin besar suhu, nilai hambatan akan semakin turun. Hal ini dikarenakan pada suhu yang semakin tinggi, elektron dari semikonduktor akan berpindah ke tingkat yang paling atas dan dapat bergerak dengan bebas. Seiring dengan kenaikan suhu, semakin banyak elektron dari semikonduktor tersebut yang bergerak bebas, sehingga nilai hambatan tersebut berkurang Untuk mendapatkan sinyal listrik yang baik dengan sedikit kegaduhan, dapat digunakan jembatan Wheatstone dan rangkaian Lock in Amplifier. MACAM-MACAM SENSOR SUHU Bimetalic Temperatur Sensor Thermocouples Resistance Temperature Detectors Thermistors Integrated Circuit Temperature Sensor

Bimetalic Temperatur Sensor

Thermocouples

Resistance Temperature Detectors

Thermistors

Integrated Circuit Temperature Sensor

Ada 2 jenis Integrated Circuit Temperature Sensor: 1. Seri LM34 : dalam skala Fahrenheit 2. Seri LM35 : dalam skala Celcius Pada seri LM35 Vout=10 mV/oC. Tiap kenaikan 1oC akan menghasilkan kenaikan tegangan output sebesar 10mV. Jenis-jenis IC Temperatur Sensors LM35

Prinsip kerja IC Temperatur Sensors Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu

Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh

rangkaian di dalam IC, dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output. Pada seri LM35 Vout=10 mV/oC Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV Kelebihan dan Kelemahan IC Temperatur Sensors Tipe LM35 Kelebihan: Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 oC Low self-heating, sebesar 0.08 oC Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V Rangkaian tidak rumit Tidak memerlukan pengkondisian sinyal Kekurangan: Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi Komponen lain penfukung suatu kontrol proses yaitu Mikrokontroler. Pada praktikum ini mikrokontroller yang digunakan yaitu AT89S51. AT89S51 adalah mikrokontroler keluaran Atmel dengan 4K byte Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory), AT89S51 merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memory, artinya isi tersebut dapat diisi ulang ataupun dihapus secara berkali-kali. Jenis mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data per bit ataupun data 8 bit secara bersamaan. Pada mikrokontroler ini dapat berkerja bila dalam mikrokontroler tersebut terdapat sebuah program yang berisi instruksi-instruksi yang akan digunakan untuk menjalankan sistem mikrokontroler tersebut.Fitur-Fitur AT89S51

1. Kompatibel dengan MCS-51. 2. 4 Kbyte memori program yang dapat ditulis hingga 1000 kali. 3. 0 kecepatan clock -33 MHz. 4. 128 byte memori RAM internal. 5. 32 jalur input-output (4 buah port parallel I/O). 6. 2 timer/counter 16 bit. 7. 2 data pointer. 8. 6 interrupt (2 timer, 2 counter, 1 serial, 1 reset). 9. ISP (In System Programmable) Flash Memory. 10. Port serial full-duplex.

Mikrokontroler

AT89S51 mempunyai 40 kaki pin, 32 kaki

diantaranya digunakan sebagai port paralel. Satu port paralel terdiri dari 8 kaki, dengan demikian 32 kaki tersebut membentuk 4 buah port paralel, yang masing-masing dikenal sebagai port 0, port 1, port 2, dan port 3. Susunan masing-masing pin dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT 89S51 Fungsi fungsi Kaki (PIN) Vcc GND RST Suplai tegangan. Ground atau pertanahan. Masukan reset. Kondisi logika 1 selama 2 siklus mesin saat osilator bekerja akan mereset mikrokontroler yang bersangkutan.G ALE/ PRO

Keluaran ALE atau Adress Latch Enable menghasilkan pulsa pulsa untuk mengancing byte rendah (low byte) alamat selama pengaksesan memori eksternal. Kaki ini juga berfungsi sebagai masukan pulsa program (The program pulsa input) atau selama pengisian flash PEROM.A VPP/ E

Atau External Acces Enable harus selalu dihubungkan ke ground, jika mikrokontroler akan mengeksekusi program dari memori eksternal lokasi 0000H hingga FFFFH. Selain dari itu, harus dihubungkan ke Vcc agar mikrokontroler mengakses program secara internal. Port 0 Merupakan port keluaran / masukan (I/O) bertipe open drain bidirectional. Sebagian port keluaran, masing masing kaki dapat menyerap arus delapan masukan TTL (sekitar 3,8 mA). Pada saat 1 dituliskan ke kaki kaki port 0 ini, maka kaki kaki port 0 dapat digunakan sebagai masukan masukan berimpedansi tinggi. Port 1 Merupakan port I/O dwi arah yang dilengkapi dengan pullup internal. Penyangga keluaran port 1 mampu memberikan / menyerap arus empat masukan TTL (sekitar 1,6 mA). Jika 1 dituliskan ke kaki kaki port 1, maka masing masing kaki akan di pulled high dengan di pullup internal sehingga dapat digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan jika kaki kaki port 1 dihubungkan ke ground (di-pulled low), maka masing masing kaki akan memberikan arus (source) karena di-pulled high secara internal. Port 1 juga menerima alamat bagian rendah (low byte) selama pengisian program dan verifikasi flash. Port 2 Merupakan port I/O dwi arah yang dilengkapi dengan pullup internal. Penyangga keluaran port 2 mampu memberikan / menyerap arus empat masukan TTL (sekitar 1,6 mA). Jika 1 dituliskan ke kaki kaki port 2, maka masing masing kaki akan di pulled high dengan di pullup internal sehingga dapat digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan jika kaki kaki port 2 dihubungkan ke ground (di-pulled low), maka masing masing kaki akan memberikan arus (source) karena di-pulled high secara internal. Port 3

Merupakan port I/O dwi arah yang dilengkapi dengan pullup internal. Penyangga keluaran port 3 mampu memberikan / menyerap arus empat masukan TTL (sekitar 1,6 mA). Jika 1 dituliskan ke kaki kaki port 3, maka masing masing kaki akan di pulled high dengan di pullup internal sehingga dapat digunakan sebagai masukan. Sebagai masukan jika kaki kaki port 3 dihubungkan ke ground (di-pulled low), maka masing masing kaki akan memberikan arus (source) karena di-pulled high secara internal.IV. DATA HASIL PERCOBAAN Set Point = 60C Tinngi air = 5 cm 28 30 Suhu (C ) 28 30 35 40 45 50 55 60 Waktu (s) 0 17 22 34 44 57 70 85 35 40 45 50 55 60 0 24 86 133 174 225 275 349

Tinggi air = 11 cm

Suhu (C )

Waktu (s)

Tinggi air = 15 cm Suhu (C ) 31 35 40 45 50 55 60 Waktu (s) 0 66 153 260 347 552 715

V. TUGAS

1. Buatlah Prosedur Percobaan? 2. Buat diagram blok pada masing-masing percobaan? 3. Sebutkan aplikasi yang dapat digunakan pada praktikum ini? 4. Apa guna relay?

JAWAB 1. Prosedur percobaan Percobaan 1( control ketinggian air)

1. Pastikan power supply terhubung ke listrik 2. Pada kotak tampilan sensor magnet telah terdapat 3 keadaan, yang bertama air dalam keadaan kosong, dalam keadaan normal, dan dalam keadaan penuh 3. atur ketinggian air pada bak I 4. ketika air kosong maka sensor magnet akan mendeteksi keadaan tersebut dan langsung mengambil air dari bak II dan

diisi ke bak I melalui pompa,ketika air pada bak I penuh maka akan di buang ke bak II, dan begitu seterusnya. Percobaan 2 (sensor suhu) 1. Siapkan pemanas air listrik, pastikan terhubung ke listrik dan berfungsi dengan baik 2. Isi pemanas air tersebut dengan ketinggian 5cm. 3. atur set point diangka 60C. 4. masukkan sensor suhu/IC LM35 kedalam pemanas air (jangan sampai tercelup seluruh bagiannya kedalam aur), sensor suhu ini sudah terhu bung ke alat pengukur suhu, dan kenaikan suhu dapat dilihat melalui LCD. 5. ukur kenaikan suhu dari suhu normal air 28 C ke 30C,35 C, 40C, 45 C, 50 C, 55 C, 60 C(SET POINT). Ukur waktu yng diperlukan untuk menikkan suhu air tersebut dengan menggunakan stopwatch. 6. Isi pemana air tersebut dengan ketinggi air 11 cm dan 15 cm. Ulangi langkah-langkah pada poin 3, 4 dan 5

2.

3. - Aplikasi pada level air 1. Tambak ikan

2. Penampungan air agar tidak terjadi banjir bisa barupa waduk atau bendungan - Aplikasi pada boiler 1. Pemanasan air 2. Pemasakan minyak mentah

4. Relai pengendali elektromekanis (an electromechanical relay) adalah saklar magnetis Relai ini menghubungkan rangkaian beban ON atau OFF dengan pemberian energi elektromagnetis, yang membuka atau menutup kontak pada rangkaian simulasi boiler.

VI. ANALISA HASIL PERCOBAAN Pada praktikum kali ini, praktikan melakukan dua percobaan yaitu simulasi level air dan simulasi boiler, dimana pada dua percobaan ini intinya adalah sama-sama melakukan aksi pengontrolan . Pada percobaan pertama yaitu simulasi level air, dimana terdiri dari 2 buah tempat air (bak 1 dan 2) yang dihubungkan dengan selang yang dilengkapi dengan pompa air, 3 buah sensor magnet (sensor ketika air kosong, air normal dan air penuh) dan Mikrokontroller yang jenisnya AT89S51. Pada percobaan ini pada intinya kita mengontrol ketinggian air menggunakan 3 sensor magnet tadi, dimana ketika air penuh maka magnet yang kita letakkan akan berada pada posisi atas karena mengapung diatas air dan posisi dari magnet tersebut dideteksi oleh sensor magnet, kemudian sensor magnet inilah yang menginformasikan bahwa air dalam keadaan penuh lalu kemudian Mikrokontroller yang sudah deprogram tadi akan mengaktifkan pompa untuk mengalirkan air dari bak 1 ke bak 2 dan akan berhenti ketika air sudah pada posisi normal karena pada posisi ini yang bekerja adalah

sensor magnet posisi normal . Dan sebaliknya ketika air kosong maka bak 2 akan mengisi bak 1 dan otomatis akan berhenti ketika sudah pada posisi normal. Percobaan kedua adalah simulasi boiler dimana yang dikontrol disini adalah suhu air tersebut menggunakan IC LM35 dengan kaki-kaki IC dimasukkan pada permukaan air. Disini Praktikan akan mencatat waktu yang diperlukan setiap kenaikan 5 C dengan ketinggian air 5, 11 dan 15 cm. Disini kita harus menentukan set pointnya terlebih dahulu (60C) supaya ketika suhu sudah mencapai set pointnya maka modul akan mengeluarkan bunyi alarm dan lagi-lagi disini kita menggunakan mikrokontroller untuk menjalankan program ini. Dari data yang diperoleh terlihat bahwa semakin besar ketinggian air maka waktu yang diperlukan juga akan semakin lama dan sebaliknya semakin rendah ketinggian air maka semakin cepat waktu yang diperlukan untuk menaikkan suhu. Ini disebabkan karena ketinggian air menunjukkan volume air tersebut, semakin tinggi maka volume akan semakin besar dan sebaliknya.

VII. KESIMPULAN

1. 2. karena 3.

Sensor baik itu sensor magnet, suhu,dll merupakan Mikrokontroller berperan penting pada kontrol proses mikro berfungsi sebagai pengolah data yang telah

komponen utama pada kontrol proses.

diprogram untuk menjalankan perintah yang kita berikan semakin besar ketinggian air maka waktu yang diperlukan juga akan semakin lama dan sebaliknya semakin rendah ketinggian air maka semakin cepat waktu yang diperlukan untuk menaikkan suhu. Ini disebabkan karena ketinggian air menunjukkan volume air tersebut, semakin tinggi maka volume akan semakin besar dan sebaliknya

DAFTAR PUSTAKA

Korps Asisten Dasar Sistem Kendali.2009. Modul Tutorial Praktikum Sistem Kendali. Indralaya : Laboratorium Kendali dan Robotika. Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. http://www.elektronika-elektronika.blogspot.com. Diakses tanggal 24 Mei 2009 www.elektroindonesia.com/ei/?id=274 - 15k. Diakses tanggal 24 Mei 2009 http://www.eepis-its.edu. Diakses tanggal 24 Mei 2009