SISTEM KENDALI ANALOG DAN DIGITAL Disusun Oleh: SELLA MARSELIA NIM. 061330310905 Dosen Mata Kuliah : Ir. Siswandi, M.T. PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Allah Subhanahu wata ala, karena berkat rahmat-nya kami bisa menyelesaikan makalah ini guna memenuhi tugas mata kuliah Sistem Pengendali. Adapun makalah tentang Sistem Kendali Analog dan Digital ini telah kami usahakan semaksimal mungkin dan tentunya dengan bantuan berbagai pihak, sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami tidak lupa menyampaikan bayak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami. Namun tidak lepas dari semua itu, kami menyadar sepenuhnya bahwa ada kekurangan baik dari segi penyusun bahasanya maupun segi lainnya. Oleh karena itu dengan lapang dada dan tangan terbuka kami membuka selebar-lebarnya bagi pembaca yang ingin member saran dan kritik kepada kami sehingga kami dapat memperbaiki makalah ini. Akhirnya penyusun mengharapkan semoga dari makalah ini dapat diambil hikmah dan manfaatnya sehingga dapat memberikan inpirasi terhadap pembaca. Palembang, Januari 2015 Penyusun
I. SISTEM KONTROL ANALOG DAN DIGITAL Sistem kendali adalah proses pengaturan/pengendalian terhadap satu atau beberapa besaran (variable, parameter) sehingga berada pada suatu rangkuman harga tertentu. Ditinjau dari segi peralatan, sistem kendali terdiri atas berbagai susunan komponen fisis yang digunakan untuk mengarahkan aliran energi ke suatu mesin atau proses agar dapat menghasilkan prestasi yang diinginkan. Sistem kontrol dibagi menurut sifatnya yakni yang bersifat analog dan digital. 1.1 Sistem Kendali Analog Dalam sistem kendali analog, pengontrol tersusun dari piranti dan rangkaian analog yang tradisional, yakni penguat linear [linear amplifier]. Sistem kontrol yang pertama setiap perubahan, baik pada rujukan maupun pada umpan balik dapat terindera secara segera, dan langsung penguat menyesuaikan outputnya (kepada aktuator). Untuk pengendalian sistem kendali jenis analog ini dapat dibagi menjadi beberapa bagian yaitu: 1. Proporsional. Pada pengendalian proporsional ini dimana keluaran sebanding dengan penyimpangan. Secara lebihsederhana dapat dikatakan bahwa keluaran pengontrol merupakan perkalian antara konstanta proposional dengan masukannya. Perubahan pada sinyal masukan akan segera menyebabkansistem secara langsung mengeluarkan output sinyal sebesar konstanta pengalinya. Contohnya: pengendalian uap melalui katup,pengendalian transmiter tekanan dan lain-lain Gambar 1.1.1 Skema Kontrol Proporsional
2. Integral. Pada pengendalian integral ini dimana keluaran selalu berubahubah selama terjadi deviasi dan kecepatan perubahan keluaran tersebut sebanding dengan penyimpangan. Contohnya: pengendalian level cairan dalam tangki, pengendalian sistem tekanan dan lain-lain. Gambar 1.1.2 (a) Skema Kontrol Integral Gambar 1.1.2 (b) Rangkaian analog kontrol integral 3. Differensial. Pengendalian integral jarang dipakai secara tersendiri tetapi digabungkan dengan jenis proporsional untuk menghilangkan keraguraguan jika jenis proporsional ini memerlukan karakteristik yang stabil. Gambar 1.1.3 (a) Diagram blok kontroler diferensial
Gambar 1.1.3 (b) Rangkaian analog derivative 4. Kombinasi proporsional, integral, dan differensial (PID) Gambar 1.1.4 (a) Diagram Blok PID kontroler Gambar 1.1.4 (b) Rangkaian PID kontroler sebagai sistem pengendali I.2 Sistem Kendali Digital
Dalam sistem kendali digital, pengontrol menggunakan rangkaian digital. Kerap kali,rangkaian ini sesungguhnya adalah komputer yang biasanya berbasis mikroprosesor atau mikrokontroler. Komputer akan menjalankan program secara berulang-ulang (setiap perulangan disebut Iterasi atau scan). Program memerintahkan komputer untuk mengambil nilai set-point dan data hasil pengukuran dari sensor dan selanjutnya menggunakan angka-angka ini untuk menghitung keluaran pengendali (yang kemudian dikirim ke aktuator). Program kemudian akan mulai lagi dari awal dan melakukan proses yang sama. Satu siklus kerja untuk proses ini berlangsung dalam waktu kurang 1/1000 detik. Sistim digital hanya mengambil untuk keadaan input pada selang waktu tertentu dalam proses scan dan memberikan output terbaru kemudian. Jika terjadi perubahan input setelah proses scan, maka perubahan ini tidak terdeteksi hingga pada pada proses scan berikutnya. Fenomena ini merupakan hal mendasar yang membedakannya dari sistim kendali analog yang secara kontinyu menanggapi setiap perubahan input yang terjadi. Namun bagi kebanyakan sistim kendali digital, waktu scan sangat singkat (< 1/1000 detik) dibandingkan dengan waktu tanggapan bagi proses yang dikendalikan sehingga untuk seluruh tujuan praktis, tanggapan pengendali terlihat terjadi dengan cepat dan dengan segera. Pengendalian ini dilakukan oleh komponen-komponen digital dan dapat dibagi atas: 1. Pengendalian dengan dua posisi (bang-bang control) Contohnya: relay, saklar On-Off, termostat, dan lain-lain, pengendalian jenis ini bersifat osilasi. 2. Posisi ganda Contohnya: saklar pemilih (selector switching). Keuntungannya mengurangi osilasi. 3. Floating, pada posisi yang relatif tidak terbatas. Pada jenis ini pemindahan energi dapat dilakukan melalui salah satu dari kemungkinan yang ada.
II.PERBEDAAN SISTEM KENDALI ANALOG DAN DIGITAL Di dalam sistem kontrol digital, sebagai pengendali (controller) dipergunakan komputer, mikroprosesor, mikrokontroler ataupun rangkaian logika lainnya untuk mengolah dinamika sistem. Dari segi bentuk sinyal yang bekerja di dalam sistem, dapat kita bedakan bahwa pada sistem analog, sinyal masukannya yaitu sinyal yang diproses oleh pengendali dan sinyal keluarannya adalah berupa sinyal analog. Sedangkan pada sistem digital, maka sinyal masukan umumnya juga berupa sinyal analog, sedangkan sinyal yang diproses oleh pengendali adalah sinyal digital, dan sinyal keluaran umumnya juga berupa sinyal analog. Dari perbedaan sinyal yang bekerja pada sistem analog dan sistem digital, maka pada sistem digital perlukan komponen yang berfungsi untuk melakukan konversi bentuk sinyal, konverter tersebut dikenal dengan nama ADC (Analog to Digital Converter) dan DAC (Digital to Analog Converter). Perbedaan di antara sistem analog dan sistem digital diperlihatkan dalam berikut:
Gambar 2.1 Perbedaan Kontrol Analog dan Digital