Aktuator 1 [PDF]

Citation preview

•Pada sistem pengendalian, kebanyakan sinyal kontrol yang dihasilkan oleh kotroler tidak cukup kuat dayanya untuk mendrive plan sehingga diperlukan aktuator •Pada bagian ini akan dijelaskan tentang aktuator termasuk fungsinya dalam sistem pengendalian dan klasifikasi aktuator berdasarkan daya yang dihasilkan Fungsi : - Merupakan komponen penguat dan pengkonversi daya - Menguatkan Sinyal control menjadi sinyal baru dengan daya yang besar dan sesuai dengan daya yang dibutuhkan oleh plant.



Klasifikasi berdasarkan daya actuator yang dihasilkan Aktuator : elektrik; mekaanik ; hidrolik ; pneumatic Prinsip kerja actuator elektrik



Solenoid : - Mengubah sinyal elektrik menjadi gerakan mekanik, (rectilinear0 - Terdiri dari koil dan plunger ( berkedudukan bebas)



Prinsip kerja Aktuator Mekanik Motor DC - Mengubah energy listrik / tegangan menjadi enersi mekanik/ putar. - Diagram skematik motor dc penguat medan tetap.



Prinsip kerja Aktuator Hidrolik - Aktuator Hidrolik menggunakan fluida yg incompressible - Prinsip kerja :



Prinsip kerja Aktuator Hidrolik - Aktuator hidrolik mmengubah gaya kecil F-in, menjadi gaya yag diperbesar F-out. - Tekanan hidrolik : F1 PH = A 1 - Gy yg dihasilkan pd kerja piston : Fw = PH.A2 Prinsip kerja Aktuator Pnenumatik - Mentranslasikan sinyal control menjadi suatu gy / torsi yg besar untuk memanipulasi elemen control - Prinsip kerjanya berdasarkan konsep tekanan. F = (P1 – P2).A - Biasanya actuator peumatik dilengkapi dengan valve control.



Aktuator / Penggerak, dalam pengertian listrik adalah setiap alat yang mengubah sinyal listrik menjadi gerakan mekanis. Biasa digunakan sebagai proses lanjutan dari keluaran suatu proses olah data yang dihasilkan oleh suatu sensor atau kontroler. Pada instrumentasi aktuator sebagai output terakhir sebagai penerus perintah dari controller untuk melakukan tindakan eksekusi/koreksi. Terdiri dari 3 jenis pokok : Berikut jenis aktuator sesuai dengan prinsip kerjanya yaitu: - Aktuator listrik : Aktuator tenaga elektris, biasanya digunakan selenoid, motor arus searah (mesin DC). Sifat mudah diatur dengan torsi kecil sampai sedang. - Aktuator hidraulik : Aktuator tenaga hidraulik, torsi yang besar konstruksinya sukar - Aktuator pneumatik : Aktuator tenaga pneumatik, sukar dikendalikan Aktuator Electric Aktuator elektrik merupakan actuator yang mempunyai prinsip kerja mengubah sinyal elektrik menjadi gerakan mekanik, Berikut macam-macam actuator elektrik Solenoid. Motor stepper. Motor DC. Brushless DC-motors. Motor Induksi. Motor Sinkron. Aktuator Pneumatik Aktuator pneumatic adalah aktuator yang memanfaatkan udara bertekanan menjadi gerakan mekanik. Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston (arah maju) , sedangkan sisi yang lain (arah mundur) terbuka ke atmosfir, maka gaya diberikan pada sisi per-



mukaan piston tersebut sehingga batang piston akan terdorong keluar sampai mencapai posisi maksimum dan berhenti.



Gambar Aktuator Pneumatik Gaya piston yang dihasilkan oleh silinder bergantung pada tekanan udara, diameter silinder dan tahanan gesekan dari komponen perapat. Gaya piston secara teoritis dihitung menurut rumus ber -ikut :



Aktuator Hydraulik Aktuator hydraulic merupakan aktuator yang memanfaatkan aliran fluida/oli bertekanan menjadi gerakan mekanik. Sama seperti halnya pada sistem Pneumatik, aktuator hidrolik dapat berupa silinder tapi masukannya hydraulic.



Gambar Aplikasi Penggunaan sistem hydraulic



Kelebihan : - Fluida hidrolik bisa sebagai pelumas dan pendingin. - Dengan ukuran kecil dapat menghasilkan gaya/torsi besar - Mempunyai kecepatan tanggapan yang tinggi - Dapat dioperasikan pada keadaan yang terputus-putus - Kebocoran rendah - Fleksibel dalam desain. Kekurangan - Daya hidrolika tidak siap tersedia dibanding dengan daya listrik -Biaya sistem lebih mahal -Bahaya api dan ledakan ada -Sistem cenderung kotor -Mempunyai karakteristik redaman yang rendah



Aktuator Parabola adalah alat penggerak dish antena parabola , dengan menggunakan aktuator (penggerak) tidak lagi perlu memasang banyak LNB di fokus dish cukup dengan satu aktuator anda dengan mudah memilih berbagai macam satelit yang diinginkan maka cara memasang Aktuator parabola juga merupakan hal yang sangat penting. Pasang aktuator memerlukan kecermatan khusus agar pembagian azimuth barat dan timur menjadi balance. Kecuali jika anda berniat untuk mengoptimalkan salah satu arah sudut, misalnya anda lebih dominan mencari satelit di wilayah Barat maka anda dapat mengatur telescopic (bagian yang keluar masuk atau pendorong) lebih maksimal. Untuk mengatur dan memaksimalkan kerja aktuator anda dalam menerima satelit akan saya jelaskan dengan gambar ( karena dengan gambar semua penjelasan akan semakin jelas).



Perhatikan gambar di atas : 1. Jika anda pasang aktuator sama persis seperti gambar di atas maka gerakan dish parabola anda ke barat dan ketimur akan balance (sama) besar 2. Namun jika anda berniat untuk lebih banyak mengambil sudut kearah Barat (misalnya) maka pada bagian pemegang (arm) yang ditandai dengan panah warna merah anda geser lebih kedalam, atau bisa juga anda atur posisi telescopic (bagian yang keluar masuk) lebih kedalam. 3. Yang perlu diperhatikan usahakan pengaturan tersebut di atur sebelum dipasang di tiang antena. 4. Pada point (2) dapat anda terapkan juga untuk arah yang berlawanan (Timur) yaitu dengan cara kebalikannya. 5. Setelah aktuator terpasang jangan buru buru di gerakkan namun atur terlebih dahulu bautbaut engsel (bushing) terutama pada titik A, agar tidak terlalu kencang, sebab jika terlalu kencang atau ketat akan mengganggu pergerakan dish dan dorongan/tarikan aktuator akan dapat merusak Aktuator bahkan dish parabola anda.



Macam-macam Aktuator Pada Sistim Hidrolik



Aktuator hidrolik Aktuator sistem hidrolik adalah komponen yang melakukan aksi atau meneruskan daya dari pompa untuk melakukan kerja. Secara umum actuator dapat dibedakan menjadi dua yaitu linier dan rotary actuators ; Aktuator hydrolik dapat berupa silinder hydrolik, maupun motor hydrolik. Silinder hydrolik bergerak



secara



translasi



sedangkan



motor



hydrolik



bergerak



secara



rotasi.



Aktuator



Hydrolik Seperti halnya pada sistem pneumatik, aktuator hydrolik dapat berupa



silinder hydrolik, maupun motor hydrolik. Silinder Hydrolik bergerak secara translasi sedangkan motor hydrolik bergerak secara rotasi. Dilihat dari daya yang dihasilkan aktuator hydrolik memiliki tenaga yang lebih besar (dapat mencapai 400 bar atau 4x107 Pa), dibanding pneumatik. Unit Penggerak ( Actuator), berfungsi untuk mengubah tenaga fluida menjadi tenaga mekanik.



 



Hidrolik Motor



Hidrolik actuator dapat dibedakan menjadi dua macam yakni: Penggerak lurus (linier Actuator) : silinder hidrolik Penggerak putar : motor hidrolik, rotary actuator



Hidrolik motor hidrolik enerjiyi dairesel harakete çeviren devre elemanıdır. Hidrolik pompanın ürettiği enerjiyi mekanik enerjiye çevirir. Yani Pompanın aksine, hidrolik enerji üretmek yerine, hidrolik enerjiyi kullanarak mekanik enerji üretir. Aktuator elektrik adalah listrik sebg tng elektrik memiliki beberapa terjangkau dan konstruksinya tdk rumit. hanya utk tenaga bawah hg



actuator yang menggunakan penggeraknya. Actuator kenggulan ant.lain harga lebih implementasi serta Namun tenaga yg dihasilkan menengah.



Tipe actuator elektrik



Solenoid



1. Motor stepper 2. Motor DC 3. Brushless DC motor 4. Motor induksi 5. Motor sinkron Keunggulan actuator elektrik 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.



Mudah pengontrolan Mulai dari mW s.d MW Berkecepatan tinggi 1000-10.000 rpm Banyak macamnya Akurasi tinggi Torsi ideal untuk pergerakan Efisiensi tinggi



Solenoid



motor.



Relai



Motor steper



motor servo



motor AC



Pengertian Aktuator  Aktuator adalah sebuah peralatan mekanis untuk menggerakkan atau mengontrol sebuah mekanisme atau sistem. Aktuator diaktifkan dengan menggunakan lengan mekanis yang biasanya digerakkan oleh motor listrik, yang dikendalikan oleh media pengontrol otomatis yang terprogram diantaranya mikrokontroler. Aktuator adalah elemen yang mengkonversikan besaran listrik analog menjadi besaran lainnya misalnya kecepatan putaran dan merupakan perangkat elektromagnetik yang menghasilkan daya gerakan sehingga dapat menghasilkan gerakan pada robot. Untuk meningkatkan tenaga mekanik aktuator ini dapat dipasang sistem gearbox. Aktuator dapat melakukan hal tertentu setelah mendapat perintah dari kontroller. Misalnya pada suatu robot pencari cahaya, jika terdapat cahaya, maka sensor akan memberikan informasi pada kontroller yang kemudian akan memerintah pada aktuator untuk bergerak mendekati arah sumber cahaya. Fungsi aktuator adalah sebagaiberikut: • Penghasil gerakan • Gerakan rotasi dan translasi • Mayoritas aktuator > motor based • Aktuator dalam simulasi cenderung dibuatlinier • Aktuator riil cenderung non-linier Jenis Actuator Berdasarkan Tenaga Penggerak Aktuator tenaga elektris, biasanya digunakan solenoid, motor arus searah (Mesin DC). Sifat mudah diatur dengan torsi kecil sampai sedang Aktuator tenaga hidrolik, torsi yang besar konstruksinya sukar.



Aktu ator tenaga pneumatik, sukardikendalikan. Aktuator lainnya: piezoelectric, magnetic,ultra sound. Aktuator Elektrik Aktuator elektrik merupakan actuator yang mempunyai prinsip kerja mengubah sinyal elektrik menjadi gerakan mekanik, biasanya rectilinear (dalam satu garis lurus). Macam-macam actuator elektrik •Solenoid .•Motor stepper. •Motor DC .•Brushless DC-motors. •Motor Induksi .•Motor Sinkron. Keunggulan aktuator elektrik adalah : • Mudah dalam pengontrolan • Mulai dari mW sampai MW. • Berkecepatan tinggi, 1000 – 10.000 rpm • Banyak macamnya. • Akurasi tinggi • Torsi ideal untuk pergerakan. • Efisiensi tinggi. 2. Aktuator Hidrolik Seperti halnya pada sistem pneumatik, actuator hidrolik dapat berupa silinder hidrolik, maupun motor hidrolik. Silinder hidrolik bergerak secara translasi sedangkan motor hidrolik bergerak secara rotasi. • Silinder Hidrolik Penggerak Ganda Silinder hidrolik penggerak ganda akan melakukan gerakan maju dan mundur akibat adanya aliran fluida/oli hidrolik yang dimasukkan pada sisi kiri (maju) dan sisi kanan(mundur) seperti yang terlihat pada gambar • Kelebihan : 1. Fluida hidrolik bisa sebagai pelumas dan pendingin. 2. Dengan ukuran kecil dapat menghasilkangaya/torsi besar 3. Mempunyai kecepatan tanggapan yangtinggi 4. Dapat dioperasikan pada keadaan yangterputus-putus 5. Kebocoran rendah 6. Fleksibel dalam desain • Kekurangan 1. Daya hidrolika tidak siap tersedia dibanding dengan daya listrik



2. Biaya sistem lebih mahal 3. Bahaya api dan ledakan ada 4. Sistem cenderung kotor 5. Mempunyai karakteristik redaman yang rendah Prinsip Kerja Aktuator Hidrolik Tekanan hidrolik diberikan : Ph= F1/A1 , Ph= tekanan hidrolik (Pa)F1= gaya piston (N) A1= Luas penampang piston(m2) Gaya yang dihasilkan pada piston dua adalah: Fw = Ph . A2Fw = gaya kerja piston (N)A2 = luasan piston2 (m2) Sehingga gaya yang diberikan adalah: 1F1A2AFw = Aktuator Pneumatik Prinsip kerjanya menggunakan perbedaan tekanan • Tahanan dan Kapasistansi sistem Tekanan dPdVdP dm gas tekanan perubahan gas persediaan perubahan CdqPdsec/lb gas aliran laju perubahan ft/lbf tekanan beda Perubahan R2ρ = = =∆== Dengan: C = Kapasistansi m = Berat gas P = tekanan gas V = Volume bejana ρ = berat jenis Cara Kerja aktuator Pneumatik Gaya yang dihasilkan adalah: F = (P1-P2) A=∆P. A ∆P = Perbedaan tekanan A = luas diafragma



F = gaya Diperoleh pula: ∆X = A/k . ∆P Dengan: ∆X = pergerakan (m) ∆P = tekanan yang digunakan A = luas diafragma k = Konstanta pegas Reverse Pneumatik Aktuator Jenis ini akan menggerakkan shaft berlawanan dengan tekanan yang diberikan Relay Pneumatik• Jika tekanan balik nozel bertambah makakatup akan menutup Ps=Pc• Jika tekanan balik nozel berkurang maka katup membuka dan katup udara menutup Pc kecil



7.1 Pendahuluan Aktuator adalah bagian yang berfungsi sebagai penggerak dari perintah yang diberikan oleh input. Aktuator terdiri dari dua jenis yaitu : 1. Aktuator Listrik dan ; 2. Aktuator Pneumatik Pada modul bagian ini, hanya akan dijelaskan mengenai aktuator listrik. Gambar berikut adalah skema kontrol secara umum :



Gambar . Skema kontrol



7.2 Aktuator Listrik Aktuator listrik terdiri dari : 1.Relay 2.Motor Arus Searah (DC) 3.Motor Arus Bolak-balik (AC)



7.2.1 Relay



Relay merupakan peralatan kontrol elektomagnetik yang dapat mengaktifkan dan mematikan kontaktor. Relay sendiri merupakan kontrak elektronik, karena terdapat koil/kumparan yang akan menggerakkan kontak membuka atau menutup bila kumparannya diberi aliran arus listrik. Berikut ini adalah keuntungan dan kerugian menggunakan relay/kontaktor. Keuntungan: -Mudah diadaptasikan untuk tegangan yang berbeda. -Tidak banyak dipengaruhi oleh temperatur sekitarnya. Relay terus beroperasi pada temperatur 353 K (80°C) sampai 240 K(-33°C). -Tahanan yang relatif tinggi antara kontak kerja pada saat terbuka. -Beberapa rangkaian terpisah dapat dihidupkan. -Rangkaian yang mengontrol relay dan rangkaian yang membawa arus yang terhubung secara fisik terpisah satu sama lainnya. Kerugian : -Kontak dibatasi pada keausan dari bunga api atau dari oksidasi (material kontak yang terbaik adalah platina, emas, dan perak). -Menghabiskan banyak tempat dibandingkan dengan transistor. -Menimbulkan bunyi selama proses kontak. -Kecepatan kontak terbatas 3 ms sampai 17 ms. -Kontaminasi (debu) dapat mempengaruhi umur kontak.



Gambar . Simbol Relay Berikut adalah salah satu jenis Relay dan simbolnya :



a. Bagian relai



b. simbol



Kontak - kontak suatu relay terdiri dari Normal Open (NO) dan Normal Closed (NC), yang mana dalam keadaan normal / tidak bekerja bilah - bilah NO dalam keadaan terbuka dan bilah-bilah NC dalam keadaan tertutup. Tetapi bila relay dalam keadaan bekerja maka bilah-bilah NO dalam keadaan tertutup dan bilah-bilah NC dalam keadaan terbuka. Motor DC. Motor arus searah (DC) adalah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik arus searah menjadi gerak atau energy mekanik, dimana tenaga geraknya berupa putaran rotor. Prinsip Kerja Motor DC. Prinsip kerja motor arus searah adalah suatu kumparan jangkar terdiri dari belitan dan terletak diantara kutub-kutub magnet. Kalau kumparan dilalui arus maka pada kedua sisi kumparan bekerja gaya Lorentz. Aturan tangan kiri dapatdigunakan untuk menentukan arah gaya Lorentz, dimana gaya jatuh pada telapak tangan, jari-jari yang yang direntangkan menunjukkan arah arus, maka ibu jari yang direntangkan menunjukkan arah gaya. Kedua gaya yang timbul merupakan sebuah kopel. Kopel yang dibangkitkan pada kumparan sangat tidak teratur, karena kopel itu berayun antara nilai maksimum dan nol. Untuk mendapatkan kopel yang relatif sama dan sama besar, dibagi sejumlah besar kumparan di sekeliling jangkar. Kumparan-kumparan itu dihubungkan dengan lamel tersendiri pada komutator, sehingga motor arus searah tidak berbeda dengan generator arus searah.Perbedaan motor dan generator hanya terletak pada konversi dayanya. Generator adalah mesin listrik yang mengubah daya masuk mekanik menjadi daya listrik. Sedangkan motor mengubah daya masuk listrik menjadi mekanik. Jenis Motor Arus Searah Berdasarkan cara memberikan fluks pada kumparan medannya, motor arus searah dapat dibedakan menjadi dua yaitu motor penguat terpisah dan motor penguat sendiri. Motor Penguat Terpisah



Disebut motor penguat terpisah karena sumber tegangan yang digunakan untuk menyuplai lilitan penguat medan magnet adalah terpisah dari rangkaian kelistrikan motor Agar lebih jelas perhatikan skema Gambar sbb



Skema Rangkaian Motor Penguat Terpisah



Persamaan arusnya adalah : Im = Em/Rm Ia = I Persamaan tegangannya adalah : Ea = V + Ia.Ra Motor Penguat Sendiri Dikatakan motor penguat sendiri karena sumber tagangan yang digunakan untuk menyuplai lilitan penguat medan magnet adalah menjadi satu dengan rangkaian kelistrikan motor. Ditinjau dari cara menyambung lilitan penguat medan magnetnya, terdapat beberapa jenis motor yaitu : Motor Shunt Motor shunt adalah motor penguat sendiri yang lilitan penguat medan magnetnya disambung paralel dengan lilitan jangkar. Pada motor ini, jumlah lilitan penguat magnet banyak, namun luas penampang kawatnya kecil. Hal ini diharapkan agar hambatan lilitan penguatnya besar. Skema rangkaian motor shunt adalah seperti Gambar berikut :



Gambar sekema rangkaian motor shunt



Persamaan arusnya adalah : Ia = I + Ish , Ish = Vsh/Rsh Persamaan tegangannya adalah : Ea = V + IaRa Vsh = Ish Rsh V = Vsh Motor Seri Motor seri adalah motor arus searah yang lilitan penguat medan magnetnya disambung seri dengan lilitan jangkar. Pada motor ini, jumlah lilitan penguat magnet sedikit, namun luas penampang kawatnya besar. Hal ini diharapkan agar hambatan lilitan penguatnya kecil. Skema rangkaiannya dapat dilihat seperti Gambar-berikut.



Gambar sekema rangkaian motor seri.



Torsi Motor Untuk mengetahui besarnya torsi yang dihasilkan oleh motor listrik arus searah dapat dilakukan analisis sebagai berikut (perhatikan Gambar berikut).



Gaya yang Dihasilkan pada Sebuah Kumparan.



Cara Mengubah Arah Putaran Motor Perhatikan gambar berikut :



Gambar. Prinsip kerja Motor DC



4 sebagai berikut pengertian aktuator 2.1 Pengertian Aktuator Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol dan aktuator bertanggungjawab pada sinyal kontrol melalui elemkeonn trol terakhir. Jenis lain dari bagian keluara digunakan untuk mengindikasi status kontrol sistem atau aktuator. Actuator adalah elemen yang mengkonversikan besaran listrik analog menjadi besaran lainnya misalnya kecepatan putaran dan merupakan perangkat elektromekanik yang menghasilkan daya gerakan sehingga dapat menghasilkan gerakan pada robot. Untuk meningkatkan tenaga mekanik aktuator dapat dipasang sistem gearbox. Aktuator dapat melakukan hal tertentu setelah mendapat perintah dari kontroler.Misalnya pada suatu robot pencari cahaya, maka jika terdapat cahaya sensor akan memberikan informasi kepada kontroler yang kemudian akan memerintahkan kepada aktuator untuk bergerak mendekati arah cahaya. Aktuator adalah peranti yang menghasilkan gerakan pada robot. Motor listrik, pneumatika, dan hidrolika adalah contoh dari aktuator. Selain output gerakan, pada suatu robot sering kali diperlukan output dalam bentuk lain, misalnya display untuk menampilkan keadaan sensor ataupun aktuator. Display dapat berupa LED, seven segment, ataupun LCD. Kontroler adalah peranti yang berfungsi untuk mengolah informasi yang diberikan sensor dan kemudian memberikan perintah kepada aktuator untuk melakukan hal tertentu. Misalnya pada suatu robot pencari cahaya, maka jika terdapat cahaya sensor akan memberikan informasi kepada kontroler yang kemudian akan memerintahkan kepada aktuator untuk bergerak mendekati arah cahaya. Kebanyakan kontroler yang digunakan pada robot adalah peranti digital yang dapat diprogram (atau secara umum disebut komputer) karena alasan fleksibilitas. Banyak peranti yang dapat dijadikan kontroler robot, seperti PC, mikrokontroler, PLC serta kontroler digital lainnya (misal FPGA), namun yang paling banyak dipakai (terutama untuk mobile robot) adalah mikrokontroler Fungsi aktuator a. Penghasil gerakan b. Gerakan rotasi dan translasi c. Mayoritas aktuator > motor based d. Aktuator dalam simulasi cenderung dibuat linier e. Aktuator riil cenderung non-linier



Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol dan aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir. Aktuator pneumatik dapat digolongkan menjadi 2 kelompok : gerak lurus dan putar. : 1. Gerakan lurus (gerakan linear) : - Silinder kerja tunggal. - Silinder kerja ganda. 2. Gerakan putar : - Motor udara - Aktuator yang berputar (ayun) Simbol-simbol aktuator linear sebagai berikut :



Simbol aktuator gerakan putar :



1.2. Silinder Kerja Tunggal 1.2.1 Konstruksi Silinder kerja tunggal mempunyai seal piston tunggal yang dipasang pada sisi suplai udara bertekanan. Pembuangan udara pada sisi batang piston silinder dikeluarkan ke atmosfir melalui saluran pembuangan. Jika lubang pembuangan tidak diproteksi dengan sebuah penyaring akan memungkinkan masuknya partikel halus dari debu ke dalam silinder yang bisa merusak seal. Apabila lubang pembuangan ini tertutup akan membatasi atau menghentikan udara yang akan dibuang pada saat silinder gerakan keluar dan gerakan akan menjadi tersentak-sentak atau terhenti. Seal terbuat dari bahan yang fleksibel yang ditanamkan di dalam piston dari logam atau plastik. Selama bergerak permukaan seal bergeser dengan permukaan silinder. Gambar konstruksi silinder kerja tunggal sebagai berikut :



1.2.2 Prinsip Kerja Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston, sisi yang lain terbuka ke atmosfir. Silinder hanya bisa memberikan gaya kerja ke satu arah . Gerakan piston kembali masuk diberikan oleh gaya pegas yang ada didalam silinder direncanakan hanya untuk mengembalikan silinder pada posisi awal dengan alasan agar kecepatan kembali tinggi pada kondisi tanpa beban. Pada silinder kerja tunggal dengan pegas, langkah silinder dibatasi oleh panjangnya pegas . Oleh karena itu silinder kerja tunggal dibuat maksimum langkahnya sampai sekitar 80 mm. 1.2.3 Kegunaan Menurut konstruksinya silinder kerja tunggal dapat melaksanakan berbagai fungsi gerakan , seperti :



menjepit benda kerja pemotongan pengeluaran pengepresan pemberian dan pengangkatan. 1.2.4. Macam-Macam Silinder Kerja Tunggal Ada bermacam-macam perencanaan silinder kerja tunggal termasuk : Silinder membran (diafragma) Silinder membran dengan rol 1.3 Silinder Ganda 1.3.1 Konstruksi Konstruksi silinder kerja ganda adalah sama dengan silinder kerja tunggal, tetapi tidak mempunyai pegas pengembali. Silinder kerja ganda mempunyai dua saluran (saluran masukan dan saluran pembuangan). Silinder terdiri dari tabung silinder dan penutupnya, piston dengan seal, batang piston, bantalan, ring pengikis dan bagian penyambungan. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar berikut ini :



Biasanya tabung



silinder



terbuat



dari



tabung baja tanpa sambungan. Untuk memperpanjang usia



komponen



seal



permukaan



dalam



tabung



silinder dikerjakan dengan mesin yang presisi. Untuk aplikasi khusus tabung silinder bisa dibuat dari aluminium , kuningan dan baja pada permukaan yang bergeser dilapisi chrom keras. Rancangan khusus dipasang pada suatu area dimana tidak boleh terkena korosi.



Penutup akhir tabung adalah bagian paling penting yang terbuat dari bahan cetak seperti aluminium besi tuang. Kedua penutup bisa diikatkan pada tabung silinder dengan batang pengikat yang mempunyai baut dan mur. Batang piston terbuat dari baja yang bertemperatur tinggi. Untuk menghindari korosi dan menjaga kelangsungan kerjanya, batang piston harus dilapisi chrom. Ring seal dipasang pada ujung tabung untuk mencegah kebocoran udara. Bantalan penyangga gerakan batang piston terbuat dari PVC, atau perunggu. Di depan bantalan ada sebuah ring pengikis yang berfungsi mencegah debu dan butiran kecil yang akan masuk ke permukaan dalam silinder. Bahan seal pasak dengan alur ganda : Perbunan untuk - 20 C s/d + 80 C Viton untuk - 20 C s/d + 190 C Teflon untuk - 80 C s/d + 200 C Ring O normal digunakan untuk seal diam. 1.3.2 Prinsip Kerja Dengan memberikan udara bertekanan pada satu sisi permukaan piston (arah maju) , sedangkan sisi yang lain (arah mundur) terbuka ke atmosfir, maka gaya diberikan pada sisi permukaan piston tersebut sehingga batang piston akan terdorong keluar sampai mencapai posisi maksimum dan berhenti. Gerakan silinder kembali masuk, diberikan oleh gaya pada sisi permukaan batang piston (arah mundur) dan sisi permukaan piston (arah maju) udaranya terbuka ke atmosfir. Keuntungan silinder kerja ganda dapat dibebani pada kedua arah gerakan batang pistonnya. Ini memungkinkan pemasangannya lebih fleksibel. Gaya yang diberikan pada batang piston gerakan keluar lebih besar daripada gerakan masuk. Karena efektif permukaan piston dikurangi pada sisi batang piston oleh luas permukaan batang piston Silinder aktif adalah dibawah kontrol suplai udara pada kedua arah gerakannya. Pada prinsipnya panjang langkah silinder dibatasi, walaupun faktor lengkungan dan bengkokan yang diterima batang piston harus diperbolehkan. Seperti silinder kerja tunggal, pada silinder kerja ganda piston dipasang dengan seal jenis cincin O atau membran. 1.3.3. Pemasangan Silinder



Jenis pemasangan silinder ditentukan oleh cara cara gerakan silinder yang ditempatkan pada sebuah mesin atau peralatan . Silinder bisa dirancang dengan jenis pemasangan permanen jika tidak harus diatur setiap saat. Alternatif lain, silinder bisa menggunakan



jenis



pemasangan



yang



diatur,



yang



bisa



diubah



dengan



menggunakan perlengkapan yang cocok pada prinsip konstruksi modul. Alasan ini adalah penyederhanaan yang penting sekali dalam penyimpanan, lebih khusus lagi dimana silinder pneumatik dengan jumlah besar digunakan seperti halnya silinder dasar dan bagian pemasangan dipilih secara bebas membutuhkan untuk disimpan. Pemasangan silinder dan kopling batang piston harus digabungkan dengan hatihati pada penerapan yang relevan, karena silinder harus dibebani hanya pada arah aksial. Secepat gaya dipindahkan ke sebuah mesin, secepat itu pula tekanan terjadi pada silinder. Jika sumbu salah gabung dan tidak segaris dipasang, tekanan bantalan pada tabung silinder dan batang piston dapat diterima. Sebagai akibatnya adalah : Tekanan samping yang besar pada bantalan silinder memberikan indikasi bahwa pemakaian silinder meningkat. Tekanan samping pada batang piston akan mengikis bantalan Tekanan tidak seimbang pada seal piston dan batang piston. Tekanan samping ini sering mendahului faktor pengurangan perawatan silinder yang sudah direncanakan sebelumnya. Pemasangan bantalan silinder yang dapat diatur dalam tiga dimensi membuat kemungkinan untuk menghindari tekanan bantalan yang berlebihan pada silinder. Momen bengkok yang akan terjadi selanjutnya dibatasi oleh penggesekan yang bergeser pada bantalan. Ini bertujuan bahwa silinder diutamakan bekerja hanya pada tekanan yang sudah direncanakan, sehingga bisa mencapai secara maksimum perawatan yang sudah direncanakan. Gambar di bawah menunjukkan cara pemasangan silinder.



1.3.4 Kegunaan Silinder pneumatik telah dikembangkan pada arah berikut : Kebutuhan penyensoran tanpa sentuhan (menggunakan magnit pada piston untuk mengaktifkan katup batas /limit switch dengan magnit ) Penghentian beban berat pada unit penjepitan dan penahan luar tiba-tiba. Silinder rodless digunakan dimana tempat terbatas. Alternatif pembuatan material seperti plastik Mantel pelindung terhadap pengaruh lingkungan yang merusak, misalnya sifat tahan asam Penambah kemampuan pembawa beban. Aplikasi robot dengan gambaran khusus seperti batang piston tanpa putaran, batang piston berlubang untuk mulut pengisap. 1.3.5 Macam-Macam Silinder Kerja Ganda



1.3.5.1 Silinder Dengan Peredam Diakhir Langkah Jika silinder harus menggerakkan massa yang besar, maka dipasang peredam di akhir langkah untuk mencegah benturan keras dan kerusakan silinder. Sebelum mencapai posisi akhir langkah, peredam piston memotong langsung jalan arus pembuangan udara ke udara bebas. Untuk itu disisakan sedikit sekali penampang pembuangan yang umumnya dapat diatur. Sepanjang bagian terakhir dari jalan langkah , kecepatan masuk dikurangi secara drastis.



Jangan sekali-sekali menutup baut pengatur secara penuh sebab akan mengakibatkan batang piston tidak dapat mencapai posisi akhir gerakannya. Pada gaya yang sangat besar dan percepatan yang tinggi, harus dilakukan upaya pengamanan khusus. Pasanglah peredam kejut luar untuk memperkuat daya hambat. Konstruksi silinder kerja ganda dengan bantalan udara sebagai berikut : 1.4 Karakteristik Silinder Karakteristik penampilan silinder dapat ditentukan secara teori atau dengan datadata dari pabriknya. Kedua metode ini dapat dilaksanakan, tetapi biasanya untuk pelaksanaan dan penggunaan tertentu, data-data dari pabriknya adalah lebih menyakinkan. 1.4.1 Gaya Piston Gaya piston yang dihasilkan oleh silinder bergantung pada tekanan udara, diameter silinder dan tahanan gesekan dari komponen perapat. Gaya piston secara teoritis dihitung menurut rumus berikut :



Untuk silinder kerja tunggal : Langkah Maju :



Keterangan :



Untuk silinder kerja ganda : langkah mundur:



Pada silinder kerja tunggal, gaya piston silinder kembali lebih kecil daripada gaya piston silinder maju karena pada saat kembali digerakkan oleh pegas . Sedangkan pada silinder kerja ganda, gaya piston silinder kembali lebih kecil daripada silinder maju karena adanya diameter batang piston akan mengurangi luas penampang piston. Sekitar 3 – 10 % adalah tahanan gesekan. Berikut ini adalah gaya piston silinder dari berbagai ukuran pada tekanan 1 – 10 bar.



Silinder pneumatik tahan terhadap beban lebih. Silinder pneumatik dapat dibebani lebih besar dari kapasitasnya. Beban yang tinggi menyebabkan silinder diam .