Home > Pengendalian Instrumen > Sistem Digital Dasar > Sistem Kontrol Mekanis

Sistem Kontrol Mekanis

Sistem kontrol mekanis merupakan suatu sistem kontrol yang menggunakan bahan-bahan mekanis sebagai kontrolernya. Hukum yang mendasari prinsip kerja kontroler secara mekanis adalah hukum kedua Newton, yaitu F = m x a , dimana :
F = gaya (N)
m = massa (kg)
a = percepatan (m/s2)

Contoh sistem mekanis adalah sistem translasi mekanika dan sistem rotasi mekanika. Tinjau sistem dashpot massa pegas yang dipasang pada kereta seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2.15. Dashpot adalah alat yang memberikan gesekan liat atau redaman. Ia terdiri dari sebuah torak dan silinder yang berisi minyak. Gerakan relatif apapun antara besi torak dan silinder ditahan oleh minyak, karena minyak tersebut

image

Gambar 2.15 Sistem dashpot

Massa pegas yang dipasang di atas kereta harus mengalir di sekitar torak (ataumelalui lubang-lubang kecil yang terdapat pada torak) dari sisi yang satu ke sisi yang lain dari torak. Pada dasarnya dashpot menyerap energi. Energi yang diserap tersebut dikeluarkan sebagai panas dan dashpot tidak menyimpan energy kinetik ataupun tegangan. Dashpot dinamakan juga peredam (damper).

image

Gambar 2.16 Sistem Rotasi Mekanika

yang diunjukkan dalam Gambar 2.16.Sistem terdiri dari beban inersia dan peredam gesekan liat. Untuk sistem rotasi mekanika demikian, maka Hukum Newton kedua menyatakan
T = Jα
Dimana T = torsi yang diterapkan ke sistem (Nm)
J = Momen Inersia dari beban (kgm2)
α = percepatan sudut dari beban (rad/s2)

Contoh di kendaraan adalah pada sistem kontrol pengaliran bahan bakar yang menggunakan sistem karburator dan injeksi K. Pada bagian ini proses kerja karburator tidak perlu di bahas. Siswa dianggap sudah memahami bagaimana prinsip kerjanya. Sistem kontrol pengaliran bahan bakar yang menggunakan injeksi K ini bisa dijelaskan sebagai berikut. Sama dengan prinsip yang ada di karburator, pada sistem injeksi K pada kendaraan berbahan bakar bensin, bahan bakar dikabutkan secara terus-menerus.

Yang membedakan adalah komponen yang digunakan. Pada sistem injeksi K, untuk menyemprotkan bahan bakar agar terbentuk kabut, digunakan injektor (komponen mekanis). Disini injektor menyemprot secara  terus menerus. Banyak sedikitnya bahan bakar yang disemprot, berdasarkan informasi yang diperoleh dari tekanan udara yang masuk. Semakin besar tekanan udara yang masuk, mengindikasikan bahwa massa udara yang terhisap di ruang bakar tentunya banyak.

Agar didapatkan perbandingan yang ideal dari massa udara dan massa bahan bakar yang masuk ke ruang bakar, maka tentunya kontroler mekanis dari sistem K-Jetronik ini bisa mengatur berapa banyak bahan bakar yang disemprotkan melalui injektor.

Dengan perbandingan yang ideal antara massa udara dan bahan bakar sebesar 2.7 : 1 akan didapatkan pembakaran yang sempurna. Hal ini yang menjadi masalah di semua sistem kontrol pengaliran bahan bakar, baik sistem karburator, KJetronik dan sistem kontrol pengaliran bahan bakar secara elektronik. ada Gambar 2.17, dipelihatkan sistem pengaliran bahan bakar K- Jetronik.

image

Gambar 2.17 Sistem Pengaliran bahan Bakar K-Jetroni

Ketika pedal gas diinjak oleh pengemudi, maka katup gas D akan semakin terbuka. Sebaliknya jikapedal gas sedikit penginjakannya oleh pengemudi maka katup gas sedikit pula terbukanya. Dengan semakin besar bukaan throtlle maka udara yang masuk akan semakin besar pula. Udara masuk melalui saringan udara A, dengan arah aliran udara sesuai dengan arah anakpanah. Setelah melalui saringan udara A, aliran udara menekan Piring/plat sensor B.

Karena ada tekanan ini, maka plat sensor akan terangkat ke atas yang akhirnya menyebabkan plunyer pengontrol bahan bakar juga terangkat ke atas. Semakin besar tekanan udara yang masuk, maka semakin terangkat pula plat sensor yang akhirnya plunyer pengontrol juga semakin terangkat yang nantinya menyebabkan semakin banyak bahan bakar yang disemprotkan ke ruang bakar. Hal ini bisa diamati pada Gambar 2.18.

Ketika tekanan udara kecil (tampak dengan tanda anak panah yang sedikit pada Gambar 2.17 (b)), maka plunyer pengontrol terangkat sedikit. Sehingga aliran bahan bakar (bensin) yang menuju ke injector terhambat dan sisanya dikembalikan lagi ke saluran menuju tangki bensin.

image

Gambar 2.18 Kontroler Mekanis pada Sistem K-Jetronik

Bahan bakar bensin dari tangki bensin mempunyai tekanan yang besar yang ditimbulkan oleh pompa di tangki bensin. Karena mempunyai tekanan yang besar tersebut, maka bahan bakar yang menuju injector tadi menyemprot hingga mengabut. Hanya saja karena sedikit yang diteruskan ke injektor tadi, maka tentunya pengkabutan bensin tadi sedikit pula yang menuju ke ruang bakar. Hal ini berbeda dengan kondisi seperti yang terlihat di Gambar 2.18 (b).

Dengan semakin besar tekanan udara yang masuk (tampak gambar anak panah yang banyak), maka piring/plat sensor akan lebih terangkat ke atas. Hal ini mengakibatkan plunyer pengontrol semakin terangkat pula. Karena inilah, bahan bakar yang berada di saluran yang menuju injektor lebih banyak dari pada kondisi pada gambar 2.18 (b). Sehingga bahan bakar yang dikabutkan oleh injector karena adanya tekanan bensin yang besar di saluran semakin banyak yang terhisap oleh mesin.

Selain dipengaruhi oleh tekanan udara, ada faktor lain yang mempengaruhi besar pengangkatan plunyer pengontrol. Hal ini bias dijelaskan dengan melihat Gambar 9.19. Tampak bahwa selain tekanan udara (Pu) ada juga faktor lain yang mempengaruhi seberapa besar plunyer pengontrol terangkat. Faktorfaktor tersebut adalah berat piring atau plat sensor (Pg) dan berat bobot pengimbang (G). Agar tercapai kesetimbangan maka Pu + G = Pg + Pk.

Disinilah model matematik kontrolernya. Sehingga dari sini bias didapatkan besarnya keluaran kontroler (plunyer pengontrol), yaitu Pk = (Pu + G) – Pg. Ada dua kondisi yang bisa dijelaskan di sini, yaitu :
(pada kondisi pedal gas)
 Ketika Katup gas lebih menutup Dimana Pu + G < Pg + Pk, maka piring/plat sensor lebih menutup saluran masuk.
 Ketika Katup gas lebih membuka Pu + G > Pg + Pk, maka plat sensor lebih membuka saluran masuk.
 Faktor lain yang mempengaruhi aliran udara adalah bentuk konisitasnya (B pada Gambar 9.17). Dengan bentuk konisitas yang sedimikian rupa, maka aliran udara tersebut bisa terhambat atau mengalir lancar. Konisitas merupakan bentuk saluran. Sehingga dari penjelasan tersebut diatas dapat kitasimpulkansebagai berikut:
 Jumlah udara yang mengalir tergantung dari tinggi pengangkatan piring/plat sensor dan bentuk konisitasnya. Sesuai dengan pedal gas yang diinjak oleh seorang sopir.
 Jumlah bahan bakar yang diinjeksikan tergantung dari jumlah udara yang mengalir. Semain besar udara yang mengalir, maka semakin besar bahan bakar yang diinjeksikan. Sebaliknya semakin kecil udara yang mengalir maka semakin sedikit bahan baka yang diinjeksikan.

Dengan perhitungan yang sesuai, maka akan didapatkan perbandingan udara dan bahan bakar sebesar 14.7 : 1 di setiap kondisi bukaan katup gas. Dan hal ini yang diharapkan pada sistem kontrol pengaliran bahan bakar K-Jetronik.