KKA (Katup Kontrol Arah )Katup kontrol arah adalah alat atau instrumentasi pneumatic yang berfungsi sebagai switch/saklar aliran udara. Pensaklaran yang diaplikasikan memiliki banyak sistem, diantaranya memakai coil selenoid, penggerak tangan atau mekanik lain. KKA juga difungsikan sebagai serangkaian fungsi logika atau timer pneumatik. Penggambaran simbol KKA pada sistem peumatik.1. Simbol Cara membaca simbol katup pneumatik sebagai berikut :

Katup Kontrol Arah ( KKA ) Katup kontrol arah adalah bagian yang mempengaruhi jalannya aliran udara . Aliran udara akan lewat, terblokir atau membuang ke atmosfir tergantung dari lubang dan jalan aliran KKA tersebut. KKA digambarkan dengan jumlah lubang dan  jumlah kotak. Lubang-lubang menunjukkan saluran -saluran udara dan jumlah kotak menunjukkan jumlah posisi.Simbol-simbol katup kontrol arah sebagai berikut :

1

2. Penomoran pada LubangSistem penomoran yang digunakan untuk menandai KKA sesuai dengan DIN ISO 5599. Sistem huruf terdahulu digunakan dan sistem penomoran dijelaskan sebagai berikut :

3. Metode PengaktifanMetode pengaktifan KKA bergantung pada tugas yang diperlukan . Jenis pengaktifan bervariasi , seperti secara mekanis, pneumatis, elektris dan kombinasi dari semuanya. Simbol metode pengaktifan diuraikan dalam standar DIN 1219 berikut ini :

2

Contoh Simbol Aplikasi KKA sebagai berikut:

3

Contoh solenoid valve/katup kontrol arah

Actuator Cylinder   Actuator cylinder adalah katup yang digunakan untuk menggerakkan beban berat. Memiliki 2 type, single action dan double action. Single action dimana pergerakan batang aktuator setengahnyadilakukan oleh pegas, sedangkan double action dua pergerakan keluar dan kedalam sama2 dilakukan oleh pneumatic.Berikut ini adalah symbol dan gambar aktuator:System single action, input di bagian belakang pneumatic akan mendorong batang keluar. Jika udara pneumatic off maka batang kembali kebelakang dengan pegas

System double action, dua input pneumatic digunakan untuk mendorong batang keluar dan kedalam

4

Berikut ini tabel jenis cylinder lengkap

Check ValveMerupakan valve dengan mekanisme nonreturn, sistem pegas dan katupnya hanya memperbolehkan aliran udara lewat dengan satu arah saja. Check valve ini banyak digunakan pada rangkaian pengaman2 pneumatic.Symbol dari chek valve adalah sebagai berikut:

5

Contoh chek valve adalah sebagai berikut:

Valve Aplikasi Khusus Valve aplikasi khusus yaitu valve OR, valve AND, valve quick exhaust, flow control valve, regulator control valve• valve OR memiliki fungsi kerja OR dimana bila salah satu inputnya aktif maka output akan aktif• valve AND memiliki fungsi kerja AND dimana mengharuskan semua inputnya aktif untuk mengaktifkan output• valve quick exhaust untuk melakukan pembuangan udara yang cepat bila input tanpa udara• flow control valve digunakan untuk mengatur aliran udara yang masuk ke dalam jalur pneumatic• regulator control valve, berfungsi sama dengan flow control valve tetapi memiliki tambahan mekanisme non return valve

6

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 pneumatic dengan 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 digunakan untuk menyaring udara pneumatic dari kotoran. Penyaring filter ini disesuaikan dengan kebutuhan udara pneumatic

Driyer /pengering digunakan untuk mengeringkan udara pneumatic dari uap air Pemisah air, sistem pemisah air ini biasanya dibuat dalam suatu sistem yang lengkap

dengan pressure regulator. Digunakan untuk memisahkan kadar air dalam udara pneumatic

System pelumas, digunakan untuk aplikasi kusus 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

7

Perancangan Sistem Kontrol Pneumatik Dalam suatu sistem kontrol pneumatik terdapat arsitektur dan bagian-bagian yang menyangkut fungsi kerja alat tersebut. Perancangan sistem kontrol pneumatik mengacu pada diagram alir system.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 dari mata rantai kontrol yaitu sebuah sinyal harus mulai mengalir dari bawah menuju ke atas dari gambar rangkaian. Elemen yang dibutuhkan untuk catu 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 dan berbagai distribusi sambungan dapat digambarkan tersendiri. Diagram alir mata rantai kontrol dan elemen-elemennya digambarkan sebagai berikut :

8

Tata Letak RangkaianYang dimaksud tata letak rangkaian adalah diagram rangkaian harus digambar tanpa mempertimbangkan lokasi tiap elemen yang diaktifkan secarafisik. Dianjurkan bahwa semua silinder dan katup kontrol arah digambarkansecara horisontal dengan silinder bergerak dari kiri ke kanan, sehingga rangkaianlebih mudah dimengerti.Contoh :Batang piston silinder kerja ganda bergerak keluar jika tombol tekan atau pedal kaki ditekan. Batang piston kembali ke posisi awal setelah keluar penuh dan tekanan pada tombol atau pedal kaki dilepas. Masalah di atas dipecahkan oleh rangkaian kontrol dengan tata letak gambar diagram berikut ini.

9

Gambar 1.2 menunjukkan perbedaan antara posisi gambar dengan lokasi benda/elemen sesungguhnya. Pada praktiknya katup V1 terletak pada posisi akhir langkah keluar silinder. Pada diagram rangkaian elemen V1 digambar pada tingkat sinyal masukan dan tidak mencerminkan posisi katup. Penandaan V1 pada posisi silinder keluar penuh menunjukkan posisi sesungguhnya dari katup V1 tersebut.Diagram rangkaian memperlihatkan aliran sinyal dan hubungan antara komponen dan lubang saluran udara. Diagram rangkaian tidak menjelaskan tata letak komponen secara mekanik. Rangkaian digambar dengan aliran energi dari bawah ke atas. Yang terdapat dalam rangkaian meliputi sumber energi, masukan sinyal, pengolah sinyal, elemen kontrol akhir dan elemen penggerak (aktuator). Posisi katup pembatas ditandai pada aktuator.Jika kontrol rumit dan terdiri dari beberapa elemen kerja, rangkaian control harus dibagi ke dalam rangkaian rantai kontrol yang terpisah. Satu rantai dapat dibentuk untuk setiap fungsi grup. Kalau mungkin, rantai-rantai ini sebaiknya disusun berdampingan dalam urutan yang sama dengan gerakan langkah operasinyaMenurut desain kontruksinya katup-katup dikelompokkan sebagai berikut : A. Katup Poppet (Poppet Valves )- Katup bola ( Ball seat valves ) - Katup Piringan ( Disc seat valves )

gbr. Katup poppet bola

10

B. Katup Geser ( Slide valves )- Longitudinal Slide / geser mendatar- Plate Slide /geser putar

gbr. Katup slide mendatar

# Menurut fungsinya katup-katup dikelompokkan sbb :a. Katup kontrol arah ( Directional control valves )b. Katup satu arah ( Non return valves )c. Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves )d. Katup pengontrol aliran ( Flow control valves )e. Katup buka-tutup ( Shut-off valves )

1. Katup kontrol arah ( Directional Control Valves )Katup ini berfungsi untuk mengatur atau mengendalikan arah udara terkompresi yang akan bekerja menggerakkan aktuator. Dengan kata lain , katup ini berfungsi untuk mengendalikan arah gerakan aktuator .Katup KKA diberi nama berdasarkan :- Jumlah lubang / saluran kerja ( port )- Jumlah posisi kerja - Jenis penggerak katup -Nama tambahan lain sesuai dengan karakteristik katup.

simbol katup kontrol arah

11

2. Katup satu arah ( Non return valves ) Katup ini berfungsi untuk mengatur arah aliran udara terkompresi hanya satu arah saja yaitu bila udara telah melewati katup tersebut maka udara tidak dapat berbalik arah. Sehingga katup ini juga digolongkan pada katup pengarah khusus.Macam-macam katup searah :a. Check Valves / Katup Cek 

 Katup satu arah hanya bisa mengalirkan udara hanya dari satu sisi saja. Udara dari arah kiri akan menekan pegas sehingga katup terbuka dan udara akan diteruskan ke kananb. Shuttle Valves / Katup Ganti

 Katup ini akan mengalirkan udara bertekanan dari salah satu sisi, baik sisi kiri saja atau sisi kanan saja. Katup ini juga disebut katup “OR” (Logic OR function).c. Two Pressure Valves / Katup Dua Tekanan

 Katup ini dapat bekerja apabila mendapat tekanan dari kedua saluran masuknya, yaitu saluran X, dan saluran Y secara bersama-sama (Bila udara yang mengalir dari satu sisi saja, maka katup akan menutup, namun bila udara mengalir secara bersamaan dari kedua sisinya, maka katup akan membuka, sehingga katup ini juga disebut ”AND” (Logic AND function).d. Quick Exhaust Valve / Katup Buang Cepat

12

 Katup buangan-cepat digunakan untuk meningkatkan kecepatan silinder. Prinsip kerja silinder dapat maju atau mundur sampai mencapai kecepatan maksimum dengan jalan memotong jalan pembuangan udara ke atmosfir.

3. Katup pengontrol tekanan ( Pressure cotrol valves )Macam-macam katup pengatur tekanan :a. Pressure regulating valve (katup pengatur tekanan)

Katup ini berfungsi untuk mengatur besar-kecilnya tekanan udara terkompresi yang akan keluar dari service unit dan bekerja pada system pneumatic ( tekanan kerja ).b. Pressure Relief Valve Katup Pembatas tekanan atau Katup Pengaman

Katup ini berfungsi untuk membatasi tekanan kerja maksimum pada sistem. Apabila terjadi tekanan lebih maka katup outlet akan terbuka dan tekanan udara lebih dibuangc. Sequence Valve (katup sakelar tekanan)

Katup ini bekerja sesuai dengan prinsip yang sama seperti katup pembatas tekanan. Katup akan terbuka apabila tekanan yang diatur pada pegas terlampaui. Udara mengalir dari 1 ke 2. Lubang keluaran 2 terbuka apabila sudah terbentuk tekanan yang diatur pada saluran kontrol 12. Piston kontrol membuka jalur 1 ke 2.

13

4. Katup pengontrol aliran ( Flow control valves ) / Katup hambat/katup cekikKatup ini berfungsi untuk mengontrol /mengendalikan besar kecilnya aliran udara terkompresi.Hal ini diasumsikan bahwa besarnya aliran yaitu jumlah volume udara yang mengalir akan mempengaruhi besar daya dorong udara tersebut Macam-macam flow control (Katup hambat/katup cekik):a) Fixed flow control yaitu besarnya lubang laluan tetap ( tidak dapat disetel )

 b) Adjustable flow control yaitu lubang laluan dapat disetel dengan baut penyetel. (katup hambat dua arah)

 c) Adjustable flow control dengan check valve by pass. (katup hambat satu arah)

 gbr. diagram pemakaian katup cekik/hambat

14

5. Katup buka-tutup ( Shut-off valves ) Katup ini berfungsi untuk membuka dan menutup aliran udara

Aktuator Pneumatic 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 permukaan 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 berikut :

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 di antaranya mikrokontroler. Aktuator adalah elemen yang

15

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.

Aktuator dalam perspektif kontrol dapat dikatakan sebagai :

Aktuator : Pintu kendali ke sistem Aktuator : Pengubah sinyal listrik menjadi besaran mekanik Batasan aktuator riil : Sinyal kemudi terkesil, saturasi.

Fungsi aktuator adalah sebagai berikut.

Penghasil gerakan Gerakan rotasi dan translasi Mayoritas aktuator > motor based Aktuator dalam simulasi cenderung dibuat linier Aktuator riil cenderung non-linier

Jenis tenaga penggerak pada aktuator

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. Aktuator tenaga pneumatik, sukar dikendalikan. Aktuator lainnya: piezoelectric, magnetic, ultra sound.

Tipe aktuator elektrik adalah sebagai berikut:

1. Solenoid.2. Motor stepper.3. Motor DC.4. Brushless DC-motors.5. Motor Induksi.6. Motor Sinkron.

Keunggulan aktuator elektrik adalah sebagai berikut:

1. Mudah dalam pengontrolan2. Mulai dari mW sampai MW.3. Berkecepatan tinggi, 1000 – 10.000 rpm.4. Banyak macamnya.5. Akurasi tinggi6. Torsi ideal untuk pergerakan.

16

7. Efisiensi tinggi

Berikut adalah komponen-komponen sistem pneumatik secara umum :

1. KompresorKompresor 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.

Kompresor

2. Regulator & GaugeKedua alat tersebut menjadi komponen wajib di setiap sistem pneumatik. Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem

17

pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.

Regulator dan Gauge pada Sistem Pneumatik

3. Check ValveCheck 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 AkumulatorTanki 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.

18

Tanki Akumulator Sistem Pneumatik

5. Saluran PipaPipa-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 ValveDirectional 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.

Pneumatic Directional Valve

7. I/P ControllerPada 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.

19

Pneumatic I/P Controller

8. AktuatorPneumatik 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.

Diafragma Aktuator

20