Pneumatik dan Elektropneumatik

PNEUMATIK dan ELEKTROPNEUMATIK

SISTEM PNEUMATIK 

      I.            Pengertian secara Umum

            Pneumatik berasal dari bahasa Yunani yang berarti udara atauangin. Semua sistem yangmenggunakan tenaga yang disimpan dalam ben tuk udara yang dimampatkan untuk menghasilkan suatu kerja disebut dengan sistem Pneumatik. Dalam penerapannya, sistem pneumatic banyak digunakan sebagai sistem automasi.

            Pneumatik adalah suatu filsafat (science) yang menggunakan tekanan udara (compressed air)untuk mengerjakan sesuatu yang sifatnya lurus (linear) atau memutar (rotational).Tenaga fluida adalah istilah yang mencakup pembangkitan, kendali dan aplikasi dari fluida bertekanan yang digunakan untuk memberikan gerak. Berdasarkan fluida yang digunakantenaga fluida dibagi menjadi pneumatik, yang menggunakan udara, serta hidrolik, yangmenggunakan cairan.

            Dasar dari aktuator tenaga fluida adalah bahwa fluida mempunyai tekanan yang sama kesegala arah. Dalamsistem pneumatik, aktuator berupa batang piston mendapat tekanan udara dari katup masuk,yang kemudian memberikan gaya kepadanya.Gaya inilah yang menggerakkan piston pneumatik, baik maju atau mundur. Pada dasarnyasistem pneumatik dan hidrolik tidaklah jauh berbeda. Pembeda utama keduanya adalah sifatdari fluida kerja yang digunakan. Cairan adalah fluida yang tidak dapat ditekan (incompressible fluid)  sedangkan udara adalah fluida yang dapat terkompresi  (compressible fluida)

            Prinsip  kerja pneumatika, gerakan disebabkan oleh adanya tekanan Udara sebagai f luida  ker ja pada sistem pneumatik  memiliki karak teristik khusus, antara lain :

·         Jumlahnya tak terbatas

·         Mencari tekanan yang lebih rendah

·         Dapat dimampatkan

·         Member i tekanan yang sama rata  ke segala arah

·         Tidak mempunyai bentuk (menyesuaikan dengan tempatnya

·         Mengandung kadar air

Pada sistem pneumatik terdapat beberapa komponen   utama, yaitu

·         sistem pembangkitan udara terkompresi yang mencakup       kompresor,cooler,dryer,tanki penyimpan

·         Unit pengolah udara berupa filter, regulator tekanan, dan lubrifier (pemercik oli) yang lebih dikenal sebagai Air Service Unit

·         Katup sebagai pengatur  arah ,tekanan, dan aliran fluida

·         Aktuator yang mengkonversikan energi fuida  menjadi energi mekanik 

·         Sistem perpipaan

·         Sensor dan ransduser 

·         Sistem kendalidan display

            menunjukkan suatu sistem pneumatik  yang disederhanakan. Untuk mengendalikan katup di perlukan suatu kontroler.  Konroler ini dapat berupa rangkaian pneumatik  atau punrangkaian elektrik. Sistem pneumatik menggunakan rangkaian kontroler elektrik disebut sebagai sistem elektro pneumatik

Sistem pneumatik sederhana (disederhanakan) Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang menentukan keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara atmosf ir)  dengan  adanya  gaya- luar (aerostatika) danteor ialiran (aerodinamika). Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri merupakan ilmu pengetahua dari semua proses mekanik dimana udara memindahkan suatu gaya atau gerakan.

 Jadi pneumatik meliputi semua komponen mesin atau peralatan, dalam manater  jadi proses-proses pneumatik.

Dalam bidang  kejuruan teknik pneumatik dalam pengertian yang lebih sempit lagi adalah teknik udara mampat (udara bertekanan).

   II.            komponen-komponen Pneumatik

            Komponen pneumatik beroperasi pada tekanan 8 s.d. 10 bar,tetapidalam prak tik dian jurkan beroperasi padat ekanan 5 s.d. 6 bar untuk penggunaan yang ekonomis. Beberapa bidang aplikasi di industri yang menggunakan media pneumatik dalam hal  penanganan material adalah sebagai berikut:

a.   Pencekaman  benda  kerja

b.   Penggeseran benda kerja

c.   Pengaturan posisi benda kerja

d.   Pengaturan arah benda kerja

Fungsi Komponen

1. Kompresor

Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.

2. Regulator & Gauge

Kedua alat tersebut menjadi komponen wajib di setiap sistem pneumatik. Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.

3. Check Valve

Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.

4. Tanki Akumulator

Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.

5. Saluran Pipa

Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.

6. Directional Valve

Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.

7. I/P Controller

Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.

8. Aktuator

Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.

III    Penerapan pneumatik secara umum:

a. Pengemasan (packaging)

b. Pemakanan (feeding)

c. Pengukuran (metering)

d. Pengaturan buka dan tutup (door  or chutte con      trol)

      e. Pemindahan mater ial(transfer of materials)

      f. Pemutaran dan pembalikan benda kerja (turning  andinver ting  of  par ts)

g. Pemilahan bahan (sorting  of  parts)

h. Penyusunan benda kerja (stacking of components)

      i.  Pencetakan benda kerja (stamping andembosing of components)

Susunan sistem pneumatik adalah sebagai berikut

a.    Catu daya (energi supply)

b.   Elemen masukan (sensors)

c.   Elemen pengolah (processors)

d.   Elemen kerja (actuators)

IV.            Ada 3 Sistem Tekanan pada Sistem Pneumatic

  1.Sistem Tekanan Tinggi.

  Untuk sistem tekanan tinggi, udara biasanya disimpan dalam tabung metal (Air StorageCylinder) pada range tekanan dari 1000 ± 3000 Psi, tergantung pada keadaan sistem.Tipe daritabung ini mempunyai 2 Klep, yang mana satu digunakan sebagai klep pengisian, dasar operasi Kompresor dapat dihubungkan pada klep ini untuk penambahan udara kedalamtabung. Klep lainnya sebagai klep pengontrol. Klep ini dapat sebagai klep penutup dan jugamenjaga terperangkapnya udara dalam tabung selama sistem dioperasikan.

2.Sistem Tekanan Sedang.

            Sistem Pneumatik tekanan sedang mempunyai range tekanan antara 100 ± 150 Psi, biasanyatidak menggunakan tabung udara. Sistem ini umumnya mengambil udara terkompresilangsung dari motor kompresor 

3.Sistem Tekanan Rendah.

  Tekanan udara rendah didapatkan dari pompa udara tipe Vane. Demikian pompa udaramengeluarkan tekanan udara secara kontinu dengan tekanan sebesar 1 ±10 Psi. ke sistemPneumatik.

   V.            Sistem Sumber Udara Pneumatic

 Sumber udara pneumatic merupakan perangkat yang menghasilkan udara pneumatic berserta perangkat yang ada pada jalur udara pneumatic.

        Penyedia udara/Kompressor adalah mesin yang menghasilkan udara pneumaticdengan tekanan kerja yang dipakai dalam sistem pneumatic (2,5 ~ 7 bar)

        Tangki atau pengumpul udara/header berupa sistem pengumpul udara pneumatic(storage) sementara sebelum distribusi

        filter inidisesuaikan dengan kebutuhan udara pneumatic

         Dr iyer / pengering digunakan untuk mengeringkan udara pneumatic  dar i uap air 

        Pemisah air, sistem pemisah air ini biasanya di buat dalam suatu sistem yang lengkap dengan pressure regulator. Digunakan untuk memisahkan kadar air dalam udara pneumatic.

        System pelumas, digunakan untuk aplikasi khusus terhadap instrumentasi pneumatic.

        Meter pneumatic/manometer berupa indikator tekanan pada suatu jalur atau tangki  pneumatic

        Sumber  tekanan berupa terminal dari suatu header atau jalur lain.

VI.            Katup Kontrol Arah  (KKA)

  Katup kontrol arah adalah alat atau instrumentasi pneumatic yang berfungsi sebagai switch/saklar aliran udara. Pensak laran yang diaplikasikan memiliki banyak sistem,diantaranya memakai coilselenoid , penggerak tangan atau mekanik lain.

KKA juga difungsikan sebagai serangkaian fungsi logika atau timer pneumatik. Penggambaran simbol KKA pada sistem peumatik

VII.            Perancangan Sistem Kontrol Pneumatik  

  Dalam suatu sistem kontrol pneumatik terdapat arsitektur dan bagia  n-       b        a        g       ian yang menyangkut fungsi kerja alat tersebut. Perancangan sistem kontrol pneumatik mengacu pada diagram alir sistem.

 Diagram Alir

  Diagram rangkaian harus digambar dengan tata cara penggambaran yang benar. Karena hal ini akan memudahkan seseorang untuk membaca rangkaian ,sehingga mempermudah pada saat merangkai atau mencari kesalahan sistem pneumatik.

Tata letak komponen diagram rangkaian harus disesuaikan dengan diagram alir dar imata rantai kontrol yaitu sebuah sinyal harus mulai mengalir dar i  bawah menuju ke atas dar i gambar  rangkaian. Elemen yang di butuhkan untuk catur daya akan digambarkan pada bagian bawah rangkaian secara  simbol  sederhana  atau komponen penuh dapat digunakan.  Pada rangkaian yang lebih luas , bagian catu daya seperti unit pemelihara, katup pemutus   d a n   b e r b a g a i distr ibusi sambungan dapat digambarkan tersendiri.

VIII.            Keuntungan yang Didapat Dengan Menggunakan Sistem Pneumatic

a. Merupakan media/fluida  kerja yang mudah didapat dan mudah diangkut:

1.    Udara dimana saja tersedia dalam jumlah yang tak terhingga.

2.     Saluran-saluran balik tidak di perlukan karena udara bekas dapat di buang bebas keatmosf ir, sistem elektrik  dan  hidrolik  memerlukan  saluran balik.

3.     Udara ber tekanan dapatdiangkutdengan mudah melalui salu r  a  n  - s  a  luran dengan jarak yang besar, jadi pembuangan udara bertekanan dapat di pusatkan dan menggunakan saluranmelingkar semua pemakai dalam satu perusahaan dapat dilayani udara ber tekanan dengan tekanan tetap dan sama besarnya. Melalui salu r a n- s aluran cabang dan pip a – p  ipa selang, energi udara bertekanan dapat disediakan dimana saja dalam perusahaan.

b. Dapat disimpan dengan mudah:

1.    Sumber udara bertekanan ( kompresor ) hanya menyerahkan udara bertekanan kalau udara bertekanan ini memang digunakan. Jadi kompresor tidak perlu bekerja seperti halnya pada pompa peralatan hidrolik.

2.    Pengangkutan ke dan penyimpanan dalam tangki-tangki penampung juga dimungkinkan.

3.    Suatu daur kerja yang telah dimulai selalu dapat diselesaikan, demikian pula kalau penyediaan listrik tiba-tiba dihentikan.

c. Bersih dan kering:

1.    Udara bertekanan adalah bersih. Kalau ada kebocoran pada saluran pipa, benda-bendakerja maupun bahan-bahan disekelilingnya tidak akan menjadi kotor.

2.    Udara bertekanan adalah kering. Bila terdapat kerusakan pipa-pipa tidak akan ada pengotoran-pengotoran, bintik minyak dansebagainya.

3.    Dalam industri pangan , kayu , kulit dan tenun serta pada mesin-mesin pengepakan halyang memang penting sekali adalah bahwa peralatan tetap bersih selama bekerja.Sistem pneumatik yang bocor bekerja merugikan dilihat dari sudut ekonomis, tetapi dalamkeadaan darurat pekerjaan tetap dapat berlangsung. Tidak terdapat minyak bocoran yangmengganggu seperti pada sistem hidrolik.

d. Tidak peka terhadap suhu

1.    Udara bersih ( tanpa uap air ) dapat digunakan sepenuhnya pada suhu-suhu yang tinggiatau pada nilai-nilai yang rendah, jauh di bawah titik beku ( masing-masing panas atau dingin)

2.    Udara bertekanan juga dapat digunakan pada tempat-tempat yang sangat panas, misalnyauntuk pelayanan tempa tekan, pintu-pintu dapur pijar, dapur pengerasan atau dapur lumer.

3.    Peralatan-peralatan atau saluran-saluran pipa dapat digunakan secara aman dalamlingkungan yang panas sekali, misalnya pada industri-industri baja atau bengkel-bengkeltuang (cor).

e. Aman terhadap kebakaran dan ledakan

1.    Keamanan kerja serta produksi besar dari udara bertekanan tidak mengandung bahayakebakaran maupun ledakan.

2.    Dalam ruang-ruang dengan resiko timbulnya kebakaran atau ledakan atau gas-gas yangdapat meledak dapat dibebaskan, alat-alat pneumatik dapat digunakan tanpa dibutuhkan pengamanan yang mahal dan luas. Dalam ruang seperti itu kendali elektrik dalam banyak haltidak diinginkan

f. Tidak diperlukan pendinginan fluida kerja

1.    Pembawa energi (udara bertekanan) tidak perlu diganti sehingga untuk ini tidak dibutuhkan biaya. Minyak setidak-tidaknya harus diganti setelah 100 sampai 125 jam kerja.

g. Rasional (menguntungkan)

1.    Pneumatik adalah 40 sampai 50 kali lebih murah daripada tenaga otot. Hal ini sangat penting pada mekanisasi dan otomatisasi produksi.

2.    Komponen-komponen untuk peralatan pneumatik tanpa pengecualian adalah lebih murah jika dibandingkan dengan komponen-komponen peralatan hidrolik.

h. Kesederhanaan (mudah pemeliharaan)

1.    Karena konstruksi sederhana, peralatan-peralatan udara bertekanan hampir tidak pekagangguan.

2.    Gerakan-gerakan lurus dilaksanakan secara sederhana tanpa komponen mekanik, sepertituas-tuas, eksentrik, cakera bubungan, pegas, poros sekerup dan roda gigi.

3.    Konstruksinya yang sederhana menyebabkan waktu montase (pemasangan) menjadisingkat, kerusakan-kerusakan seringkali dapat direparasi sendiri, yaitu oleh ahli teknik,montir atau operator setempat.4). Komponen-komponennya dengan mudah dapat dipasang dan setelah dibuka dapatdigunakan kembali untuk penggunaan-penggunaan lainnya.

i.Sifat dapat bergerak

1.    Selang-selang elastik memberi kebebasan pindah yang besar sekali dari komponen pneumatik ini.

j. Aman

1.    Sama sekali tidak ada bahaya dalam hubungan penggunaan pneumatik, juga tidak jikadigunakan dalam ruang-ruang lembab atau di udara luar. Pada alat-alat elektrik ada bahayahubungan singkat.

k. Dapat dibebani lebih ( tahan pembebanan lebih )

l. Biaya murah

m. Pengawasan (kontrol)

1.    Pengawasan tekanan kerja dan gaya-gaya atas komponen udara bertekanan yang berfungsidengan mudah dapat dilaksanakan dengan pengukur-pengukur tekanan (manometer).

s. Fluida kerja murah

Pengangkut energi (udara) adalah gratis dan dapat diperoleh senantiasa dan dimana saja.Yang harus dipilih adalah suatu kompresor yang tepat untuk keperluan tertentu; jikaseandainya kompresor yang dipilih tidak memenuhi syarat, maka segala keuntungan pneumatik tidak ada lagi

IX.            Kelemahan terhadap sistem pneumatik 

a)    Ketermampatan (udara).

Udara dapat dimampatkan. Oleh sebab itu adalah tidak mungkin untuk mewujudkankecepatan-kecepatan piston dan pengisian yang perlahan-lahan dan tetap, tergantung dari bebannya.Pemecahan:

kesulitan ini seringkali diberikan dengan mengikutsertakan elemen hidrolik dalamhubungan bersangkutan, tertama pada pengerjaan-pengerjaan cermat ( bor, bubut atau frais )hal ini merupakan suatu alat bantu yang seringkali digunakan.

b)     Gangguan Suara (Bising)

Udara yang ditiup ke luar menyebabkan kebisingan (desisan) mengalir ke luar, terutamadalam ruang-ruang kerja sangat mengganggu.

c)     Kegerbakan (volatile)

Udara bertekanan sangat gerbak (volatile). Terutama dalam jaringan-jaringan udara bertekanan yang besar dan luas dapat terjadi kebocoran-kebocoran yang banyak, sehinggaudara bertekanan mengalir keluar. Oleh karena itu pemakaian udara bertekanan dapatmeningkat secara luar biasa dan karenanya harga pokok energi ³berguna´ sangat tinggi. Pemecahan: dapat dilakukan dengan menggunakan perapat-perapat berkualitas tinggi.

d)    Kelembaban udara

Kelembaban udara dalam udara bertekanan pada waktu suhu menurun dan tekananmeningkat dipisahkan sebagai tetesan air (air embun).Pemecahan:penggunaan filter-filter untuk pemisahan air embun (dan juga untuk penyaring kotoran-kotoran)

e)    Bahaya pembekuan

Pada waktu pemuaian tiba-tiba (dibelakang pemakai udara bertekanan) dan penurunan suhuyang bertalian dengan pemuaian tiba-tiba ini, dapat terjadi pembentukan es.Pemecahan:

Batasi pemuaian udara bertekanan dalam perkakas-perkakas pneumatik.‡ Biarkan udara memuai sepenuhnya pada saat diadakan peniupan ke luar.

f)     Kehilangan energi dalam bentuk kalor.

Energi kompresi adiabatik dibuang dalam bentuk kalor dalam pendingin antara dan akhir.Kalor ini hilang sama sekali dan kerugian ini hampir tidak dapat dikurangi.

g)    Pelumasan udara bertekanan

Oleh karena tidak adanya sistem pelumasan untuk bagian-bagian yang bergerak, maka bahan pelumas ini dimasukkan bersamaan dengan udara yang mengalir, untuk itu bahan pelumasharus dikabutkan dalam udara bertekanan.

h)   Gaya tekan terbatas.

1)    Dengan udara bertekanan hanya dapat dibangkitkan gaya yang terbatas saja. Untuk gayayang besar, pada tekanan jaringan normal dibutuhkan diameter piston yang besar.

2)    Penyerapan energi pada tekanan-tekanan kejutan hidrolik dapat memberi jalan keluar.

i)     Ketidak teraturan

Suatu gerakan teratur hampir tidak dapat diwujudkan:

1)    Pada pembebanan berganti-ganti

2)    Pada kecepatan-kecepatan kecil (kurang dari 0,25 cm/det) dapat timbul µstick-slip effect.

j)      Tidak ada sinkronisasi

Menjalankan dua silinder atau lebih paralel sangat sulit dilakukan.

k)    Biaya energi tinggi

Biaya produksi udara bertekanan adalah tinggi. Oleh karena itu untuk produksi dan distribusidibutuhkan peralatan-peralatan khusus. Setidak-tidaknya biaya ini lebih tinggi dibandingkandengan penggerak elektrik.Perbandingan biaya ( tergantung dari cara penggerak ):

Elektrik : Pneumatik  = 1   :   10        (sampai 12)‡

Elektrik : Hidrolik      = 1   :   8          (sampai 10)

Elektrik : Tangan        = 1  :   400      (sampai 500)

  

 X.            Pemecahan Kerugian Pneumatik 

  Pada umumnya, hal-hal yang merugikan dapat dikurangi atau dikompensasi dengan:

a. Peragaman yang cocok dari komponen-komponen maupun alat pneumatik. 

b. Pemilihan sebaik mungkin sistem pneumatik yang dibutuhkan.

c. Kombinasi yang sesuai dengan tujuannya dari berbagai sistem penggerakan dan pengendalian (elektrik, pneumatik dan hidrolik).

XI.            Alasan Pemakaian Pneumatik 

            Persaingan antara peralatan pneumatik dengan peralatan mekanik, hidrolik atau elektrik makin menjadi besar. Dalam penggunaannya sistem pneumatik diutamakan karena beberapahal yaitu:

a.    paling banyak dipertimbangkan untuk beberapa mekanisasi, 

b.    dapat bertahan lebih baik terhadap keadaan-keadaan tertentuSering kali suatu proses tertentu dengan cara pneumatik, berjalan lebih rapi (efisien)dibandingkan dengan cara lainnya.

 Contoh:

1)    Palu-palu bor dan keling pneumatik adalah jauh lebih baik dibandingkan dengan perkakas-perkakas elektrik serupa karena lebih ringan, lebih ada kepastian kerja dan lebihsederhana dalam pelayanan.

2)    Pesawat-pesawat pneumatik telah mengambil suatu kedudukan monopoli yang penting pada:

a)    rem-rem udara bertekanan untuk mobil angkutan dan gerbong-gerbong kereta api, alat-alatangkat dan alat-alat angkut. 

b)    pistol-pistol ( alat cat semprot, mesin-mesin peniup kaca, berbagai jenis penyejukan udara,kepala-kepala asah kecepatan tinggi ).

Udara bertekanan memiliki banyak sekali keuntungan, tetapi dengan sendirinya juga terdapatsegi-segi yang merugikan atau lebih baik pembatasan-pembatasan pada penggunaannya. Hal-hal yang menguntungkan dari pneumatik pada mekanisasi yang sesuai dengan tujuan sudahdiakui oleh cabang-cabang industri yang lebih banyak lagi. Pneumatik mulai digunakan untuk  pengendalian maupun penggerakan mesin-mesin dan alat-alat.

XII.            Perawatan Sistem Pneumatik

              Perawatan sistem Pneumatik terdiri dari memperbaiki, mencari gangguan, pembersihan dan pemasangan komponen, dan uji coba pengoperasian. Tindakan pencegahan untuk menjagaudara dalam sistem selalu terjaga kebersihannya. Saringan dalam komponen harus selaludibersihkan dari partikel-partikel metal yang mana hal tersebut dapat menyebabkan keausan pada komponen. Setiap memasang komponen Pneumatik harus dijaga kebersihannya dandiproteksi dengan pita penutup atau penutup debu dengan segera setelah pembersihan. Memastikan ketika memasang kembali komponen tidak ada partikel metal yang masuk kedalam sistem.Sangat penting mencegah masuknya air, karena dapat menjadi penyebab sistem tidak dapatmemberikan tekanan. Operasi dalam temperatur rendah, walaupun terdapat jumlah air yangsangat kecil dapat menjadi penyebab serius tidak berfungsinya sistem. Setiap tahap perawatan harus memperhatikan masuknya air kedalam sistem. Kebocoran bagian dalam komponen,selama kebocoran pada O-Ring atau posisinya, yang mana ketika pemasangan tidak sempurna atau tergores oleh partikel metal atau sudah batas pemakaian

ELEKTRO PNEUMATIK

Pengertian

Pengembangan dari penumatik

Prinsip kerja : media kerja (tenaga penggerak = energi penumatik

Media kontrol = sinyal elektrik maupun elektronik

Prinsip Kerja

•      Sinyal elektrik dialirkan ke kumparan yang terpasang pada katup pneumatik.

•      Sinyal yang dikirimkan tadi akan menghasilkan medan elektromagnetik dan akan mengaktifkan katup pengatur arah sebagai elemen akhir pada rangkaian kerja pneumatik.

•      Media kerja pneumatik akan mengaktifkan elemen kerja pneumatik seperti motor pneumatik yang menjalankan sistem

Tenaga fluida adalah istilah yang mencakup pembangkitan, kendali dan aplikasi dari fluida bertekanan yang digunakan untuk memberikan gerak. Berdasarkan fluida yang digunakan tenaga fluida dibagi menjadi pneumatik, yang menggunakan udara, serta hidrolik, yang menggunakan cairan.

Dasar dari aktuator tenaga fluida adalah bahwa fluida mempunyai tekanan yang sama ke segala arah. Dalam
sistem pneumatik, aktuator berupa batang piston mendapat tekanan udara dari katup masuk, yang kemudian memberikan gaya kepadanya.
            Gaya inilah yang menggerakkan piston pneumatik, baik maju atau mundur. Pada dasarnya sistem pneumatik dan hidrolik tidaklah jauh berbeda. Pembeda utama keduanya adalah sifat dari fluida kerja yang digunakan. Cairan adalah fluida yang tidak dapat ditekan (incompressible fluid) sedangkan udara adalah fluida yang dapat terkompresi (compressible fluid).

Gambar 1 Prinsip kerja pneumatika, gerakan disebabkan oleh adanya tekanan udara.

Udara sebagai fluida kerja pada sistem pneumatik memiliki karakteristik khusus, antara lain :

•      Jumlahnya tak terbatas

•      Mencari tekanan yang lebih rendah

•      Dapat dimampatkan

•      Memberi tekanan yang sama rata ke segala arah

•      Tidak mempunyai bentuk (menyesuaikan dengan tempatnya)

•      Mengandung kadar air

Pada sistem pneumatik terdapat beberapa komponen utama, yaitu

•      sistem pembangkitan udara terkompresi yang mencakup kompresor, cooler, dryer, tanki penyimpan

•      unit pengolah udara berupa filter, regulator tekanan, dan lubrifier (pemercik oli) yang lebih dikenal sebagai Air Service Unit

•      Katup sebagai pengatur arah, tekanan, dan aliran fluida

•      Aktuator yang mengkonversikan energi fluida menjadi energi mekanik

•      Sistem perpipaan

•      Sensor dan transduser

•      Sistem kendali dan display

Gambar 2 menunjukkan suatu sistem pneumatik yang disederhanakan. Untuk mengendalikan katup diperlukan suatu kontroler. Kontroler ini dapat berupa rangkaian pneumatik ataupun rangkaian elektrik. Sistem pneumatik menggunakan rangkaian kontroler elektrik disebut sebagai sistem elektro-pneumatik.

Gambar 2 Sistem pneumatik sederhana (disederhanakan)(Sumber gambar : Kilian, 2000)

Sistem pneumatik, sebagaimana sistem pengontrolan yang lain, memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan sistem pneumatik :

•      Bersih

•      Media kontrol (udara) tak terbatas

•      Cepat / responsif (dibandingkan hidrolik)

Kekurangan sistem pneumatik :

•      Kesulitan untuk pengaturan posisi yang presisi akibat sifat kompresibilitas yang dimiliki udara

•      Daya yang dihasilkan kecil

•      Membutuhkan investasi awal yang cukup besar untuk sistem pengadaan dan pendistribusian udara.

Aktuator yang paling banyak digunakan pada rangkaian pneumatik adalah silinder. Silinder dapat bergerak
maju (extend) atau mundur (retract) dengan cara mengarahkan aliran udara bertekanan ke satu sisi dari piston menggunakan katup pengatur arah.

Gambar 3 Rangkaian dasar pengendali silinder kerja tunggal pada keadaan (i) mundur dan (ii) maju.

Gambar 3 menunjukkan rangkaian pengendali silinder kerja tunggal menggunakan katup, yaitu katup 3/2 dengan pegas. Pada saat katup tidak aktif, ruang dalam silinder terhubung dengan atmosfer, sehingga karena adanya gaya pegas silinder dalam keadaan mundur seperti ditunjukkan pada Gambar 3(a). Jika katup diaktifkan maka udara bertekanan akan masuk ke silinder dan menghasilkan gaya tekan yang mengatasi gaya pegas sehingga silinder akan bergerak maju seperti terlihat pada Gambar 3(a).

Saat ini dalam penggunaannya pneumatik banyak dikombinasikan dengan sistem elektrik. Rangkaian elektrik berupa saklar, solenoid, dan limit switch digunakan sebagai penyusun sistem kendali katup. Untuk aplikasi yang cukup rumit digunakan PLC (Programmable Logic Controller) yaitu kontroler berdasarkan logika yang dapat diprogram.

CARA KERJA KOMPONEN-KOMPONEN KONTROL ELEKTRO PNEUMATIK

          Jika pada pertemuan kedelapan kita bahas tentang sistem dan simbol-simbol komponen elektro pneumatik, maka pada pertemuan kesembilan untuk sesi kontrol elektro pneumatik kali ini kita akan bahas tentang cara kerja dari komponen-kmponen elektro pneumatik tersebut. Seperti yang telah disebutkan pada pertemuan sebelumnya bahwa komponen elektro pneumatik terdiri dari empat kelompok dasar yaitu energi supply (pemasok energi), komponen-komponen input (sensor-sensor), komponen pemroses (prosessor), aktuator dan komponen kontrol akhir. Nah kali ini kita akan bahas komponen-komponen elektro pneumatik yang termasuk dalam kelompok kedua dan ketiga yang meliputi tombol tekan, limit switch, proximity switch dan katup magnetik.

1. Tombol Tekan

          Tombol tekan biasanya digunakan untuk menghubungkan aliran listrik dengan komponen lain atau bagian lain sesuai dengan kebutuhan. Dipasaran biasanya tersedia dalam bentuk normally open (NO), normally closed (NC) atau dalam bentuk toggle (lihat gambar 1). 

Gambar 1. Tombol Tekan NO, NC dan Toggle

Untuk model tombol tekan NO atau NC, dia akan bekerja selama beberapa saat saja jika tombol tersebut ditekan, yang tadinya NO akan berubah menjadi NC saat ditekan dan jika dilepas akan kembali seperti semula, begitu juga sebaliknya yang tadinya NC akan berubah menjadi NO saat ditekan dan jika dilepas akan kembali seperti semula. Sedangkan untuk model toggle, saklar akan berubah posisi atau fungsi setiap kali ditekan, jika satu kali ditekan saklar akan tertutup (terus bertahan selama tidak ditekan) dan jika ditekan lagi saklar akan terbuka.

2. Limit Switch dan Proximity Switch

          Sebuah limit switch mekanik (lihat gambar 2.a) dapat disetting pada posisi tertentu, sehingga ketika ada benda kerja yang menyentuh limit switch tersebut, maka dia akan mengeluarkan sinyal untuk mengontrol kerja mesin atau bagian dari mesin. Limit switch mekanik biasanya berfungsi sebagai pemutus atau penyambung dan pengubah aliran arus.

          Limit switch tekanan biasanya berfungsi sebagai pemutus atau penyambung dan pengubah aliran arus dengan cara mengeset switch pada tekanan tertentu. Ketika tekanan mencapai nilai setting yang ditetapkan, maka switch akan terbuka atau tettutup atau mengalihkan arah arus. Tekanan input didapat dari sebuah piston yang akan menghasilkan daya tekan. Daya tekan tersebut dapat diatur melalui sebuah tombol putar (lihat gambar 2.b). Ketika ada tekanan melebihi nilai settingnya, maka limit switch tekanan akan bekerja.

Gambar 2

          

          Proximity switch biasanya rumah kontaknya berupa diode jenis LED yang akan langsung menyala saat terjadi kontak (saklar tersambung). Switch ini juga dapat disetting pada posisi tertentu dalam silinder (lihat gambar 2.c). Karakteristik penting proximity switch adalah sebagai berikut : bekerja tanpa memerlukan daya, waktu pensaklaran yang singkat (sekitar 0,2 ms), bebas waktu tunggu, masa pakainya panjang, sensitifitasnya terbatas, dengan medan magnet yang tinggi, komponen ini tidak dapat disetting, dan hanya memerlukan sedikit instalasi. Proximity switch merupakan sensor non-kontak, bekerja berdasarkan induksi magnet yang ditimbulkan oleh belitan pada kontak dalam. Switch ini dapat berfungsi sebagai pemutus, penyambung atau pengubah arah arus. Medan magnet yang ditimbulkan biasanya segera berintegrasi dengan badan piston, sehingga kontak dapat bergerak.

3. Katup Magnetik 3/2

          Katup magnetik merupakan konverter elektromagnetik, yang menggambarkan adanya bagian kontrol mekanis dan elektrik. Katup magnetik terdiri dari belitan magnet (elemen elektrik) dan katup pneumatik. Arus listrik mengalir melalui belitan magnet yang akan membangkitkan medan magnet, sehingga dapat menarik jangkar (angker). Jangkar terhubung dengan pendorong katup, dimana tekanan udara dikontrol. Di dalam pendorong katup terdapat gerbang jangkar yang akan bergerak, sehingga dapat mengubah status sambungan (tersambung atau terputus).

          Prinsip kerja katup kontrol 3/2 (lihat gambar 3) dimulai dari penyetelan dasar katup yaitu dengan menutup aliran udara dari 1 ke 2. Magnet yang dibangkitkan oleh belitan akan menaikkan jangkar ke atas, sehingga akan terjadi aliran udara bebas dari 1 ke 2. Selanjutnya pengaliran udara 3 dalam jangkar akan menghalangi udara dari atas ke bawah. Oleh karena itu tidak ada arus lagi yang mengalir melalui belitan dari jangkar ke bawah dan aliran dari 1 ke 2 juga terhalang, dalam waktu yang bersamaan akan terjadi pertukaran udara dari 3 ke 2. Dengan bantuan tangan, poros elektromagnet dapat berputar dan ini akan mempengaruhi adanya pertukaran udara tersebut. 

Gambar 3. Katup Magnetik

       

  Keunggulan penggunaan kontrol dengan elektro pneumatik adalah belitan magnet relatif berukuran kecil, sehingga hanya memerlukan arus dan daya listrik yang kecil. Gambar 4 di bawah ini menunjukkan dasar fungsi sebuah elektro pneumatik, sinyal listrik akan mengakibatkan jangkar bekerja membuka katup kontrol dan ini akan menimbulkan perubahan tekanan pada piston, shingga katup akan terbebas dari kontrol tekanan.

Gambar 4 Batang jangkar katup magnetik