(DIY) Buat Sendiri Universal Controller

Buat Sendiri

Universal Controller

            Universal controller ini berfungsi sama dengan card yang ada pada control valve hanya saja selama saya bekerja dalam dunia industri, setiap card dari control valve yang berbeda tidak dapat digunakan atau Cuma cocok dengan 1 type itu saja. Dengan tulisan ini saya berharap dapat membantu dalam mencarikan alternative darurat sampai alat yang asli datang atau di belikan. Saya hanya akan membahas dengan construksi dasar dari control valve, saya menyarankan jika anda memutuskan menggunakan alat ini maka saya menyarankan agar anda mempelajari dulu konstruksi dasar dari control valve yang anda gunakan agar dapat melakukan langkah pencegahan supaya anda dan alat aman.

Prinsip Dasar Control Valve

Pada control valve, sepanjang pengalaman saya hampir tidak pernah absent adalah sebuah potensio, bentuk dari potensio sangat tergantung dari bentuk atau kostruksi mekanis dari sebuah control valve berikut adalah salah satu gambarnya :

Gambar 1       Terlihat pada gambar di atas dengan panah kuning sebuah potensio

Potensio bagaimana pun bentuk dan ukurannya yang perlu ditekankan adalah fungsinya dalam struktur control valve. Fungsi utama dari komponen ini adalah menterjemahkan posisi dari handle control valve menjadi signal lisrik, pertanyaan berikutnya adalah kenapa ? tegangan ini akan diumpankan (sebagai feedback) pada rangkaian control motor yang akan menentukan apakah posisi sudah sesuai dengan operation value (titik acuan).

Sebuah motor yang mampu berputar searah jarum jam atau kebalikannya dengan bantuan driver motor bisa sebuah rangkaian semikonduktor atau kontaktor, bisa macam – macam tergantung dari produsen control valvenya. Motornya pun bisa motor DC, motor AC 1 phase, atau motor 3 phase. Motor berguna untuk memutar mekanis agar posisi yang diinginkan dapat di capai. Motor pada control valve biasanya terkonneksi dengan gear box, kenapa ?  karena control valve harus memliki torsi yang besar, meskipun kecepatan juga diperlukan tapi point yang paling dilihat dari sebuah control valve adalah torsi yang dihasilkan disanalah gear box berperan. Coba lihat gambar berikut :

Gambar 2 gear –gear yang dipakai oleh control valve

Setelah motor dan gear box bagian selanjutnya adalah card control atau rangkaian yang menentukan bagaimana kerja dari control valve adalah modul control. Biasanya para manufacturer akan membuat card control yang exclusive,hanya bekerja pada konfigurasi alatnya saja. tapi pada kali ini akan kita buat card yang bisa di adaptasikan dengan hampai semua jenis controller.

Jika kita membahasnya dengan test saja saya yakin banyak orang akan bingung, maka saya akan menjelaskan dengan bagan fungsi seperti yang ada dibawah ini :

Gambar 3 block diagram bagaimana prinsip kerja dari control valve

Mudah – mudahan gambar diatas membuat anda lebih mudah mengerti sebuah control valve. Posisinya akan dirubah dengan bantuan modul menjadi signal 4-20ma yang mana nantinya signal ini juga akan dibandingkan dengan proses value yang ditentukan oleh operator dan diterjemahkan menjadi 4-20ma dengan bantuan SCADA system (DCS). Hasil perbandingan tersebut akan mentukan apakah motor akan berputar searah jarum jam atau kebalikannya.

Oke cukup basa – basinya mulai dari sekarang kita akan berfokus pada rangkaian elektronikanya dan bagaimana cara menterjemahkan ide diatas menjadi sebuah rangkaian yang andal. Saya menyarankan anda mempunyai basic op amp dan elektronika dasar yang cukup baru meneruskan membaca kelanjutannya. Karena pada bagian terakhir dari pembahasan ini anda perlu mengkalibrasi alat ini agar dapat digunakan dengan baik maka pembahasan selanjutnya sangat penting agar anda tidak bingung.

Modul Universal

            Pada komponen ini memiliki beberapa fungsi yang masing  - masing akan dipaparkan selanjutnya secara bertahap mulai dari fungsi membaca dan memberikan feedback kembali ke DCS yang berupa arus 4 – 20 ma, selanjutnya adalah kemampuan merubah nilai resistant (posisi control valve) apapun menjadi tegangan 1 – 5 volt, terakhir mempunyai kemampuan untuk memutuskan apakah motor itu berputar searh jarum jam atau kebalikannya atau malah harus berhenti. Ini adalah beberapa kemampuan yang harus dimiliki oleh modul universal agar kita mendapatkan fleksibilitas fungsi agar kita bisa mengadaptasi kepada control valve merk apasaja.

Komunikasi dengan DCS

            Kita dapat mengkomunikasikan alat kita dengan DCS yaitu dengan cara menterjemahkan range kerja menjadi signal 4 -20ma, kenapa alasanya ? bisa di baca pada article saya yang berjudul “ Mengapa 4 – 20ma ?” dalam article itu anda dapat membaca kenapa alasanya. Inilah gambar schematic converter tegangan 1 – 5V menjadi 4 – 20ma dan juga sebaliknya.

Gambar disamping ini adalah pengubah arus 4 – 20 ma menjadi tegangan 1 – 5 volt, dengan bantuan resistor R17 (250 ohm). Rangkaian dasarnya adalah sebuah buffer tegangan tak membalik. Yang mengubah tegangan adalah resistant 250 ohm. Dengan hokum ohm dasar ini dapat dijawab

4ma X 250 = 1 volt

20ma X 250 = 5 volt

Gambar di samping ini adalah rangkaian yang mengubah tegangan 1 – 5 volt menjadi arus 4 – 20 ma, tapi ketelitian rangkaian ini sangat tergantung dengan resistor 250 ohm. Rangakaian ini dasarnya adalah pengatur sumber arus.

Jadi dengan 2 rangkaian diatas maka kita bisa berkomunikasi dengan DCS, jadi ketika 4ma maka itu adalah 0% jika 20ma maka itu adalah 100% semuanya akan di olah pada modul dengan membandingkan tegangan 1 – 5 volt dari DCS dan dari posisi. Pada rangkaian berikut ini akan di perlihatkan bagaimana cara mengubah posisi menjadi tegangan 1 -5 volt :

Gambar pengubah posisi menjadi tegangan 1 – 5 volt

System mekanis dari system control valve akan menggerakan potensio posisi, tentunya jika dengan konfigurasi seperti gambar di atas maka tentunya posisi 0% dan 100% bisa dimana saja, jadi dengan rangkaian penjepit dan penguat kita akan mengubah posisi manapun manjadi 1 – 5 volt. Pada bagian ini kita harus menggunakan sedikit perhitungan seingga kita mendapatkan hal yang kita inginkan.

Perhitungannya saya jabarkan sebagai berikut :

Untuk lebih jelas maka kita akan membahasnya dengan contoh soal; jika control valve pada posisi 0% jika kita ukur pada titik A didapat 1,5 volt dan 100% didapat 3,8 volt maka agar posisi 0% menjadi 1 volt dan 100% menjadi 5 volt maka hal yang dilakukan adalah:

Diketahui :

Dari A = (LR = 1.5 volt ; HR = 3,8 volt)

Rumus umumnya =    ;    

Dicari :

Nilai untuk titik B dan nilai Gain

Jawab

Gain =  

Untuk mendapatkan nilai ini maka kita harus membandingkan nilai pada titik D dan C

Gain = 

Nilai B (penjepit)

Kita harus mencari nilai X dahulu dari persamaan

0%     à (LR x Gain) – x = 1 volt

100% à (HR x Gain) – x = 5 volt

Maka dengan persamaan diatas didapat nilai x = 1.61 volt

Masukkan nilai x kedalam persamaan penjepit = = 0.925 volt maka nilai ini yang seharusnya didapat pada saat kita mengukur pada titik B.

Dengan memasukkan nilai – nilai di atas maka dengan nilai low range = 1.5 volt maka akan didapat pada titik D dengan nilai 1 volt dan jika pada nilai high range = 3.8 volt maka pada titik D akan didapat nilai 5 volt. Denga cara begini maka pada posisi mana pun rangkaian ini dapat di pakai karena rangkaian diatas yang akan membantu anda mngkonversinya.

Sekarang sudah saatnya kita membahas rangkaiannya secara keseluruhan mari lihat gambar di bawah ini:

Saya rasa rangkaian yang lain sudah dapat anda baca penjelasannya pada buku op – amp dasar jadi tidak banyak yang saya jelaskan. Pada gambar diatas pada output comparator anda bisa gabung dengan rangkaian relay untuk menggerakkan motor clockwise dan counter clockwise dan berikut adalah gambar pada saat melakukan percobaan rangkaian ini dan hasilnya cukup memuaskan dan juga terdapat video pada saat percobaan.

Rangkaian universal controller

Gambar drive motor DCnya yang digerakkan oleh output comparator

Gambar koneksinya

Gambar pengukuran antara input dan output

Di coba dengan control valve type DKJ-EX

Gambar percobaan dengan control valve koso

Dengan gambar – gambar diatas saya harap dapat membantu anda untuk mengerti dan memahami konsep rangkaian ini, sudah jelas bahwa rangkaian ini masih sangat perlu dikembangkan lebih lanjut ini hanya permulaan saja, jika ada pertanyaan silahkan mengirimkan pertanyaan di email saya ruslan_inst@yahoo.com dan jika ada pengembangan lebih lanjut saya akan sangat berterima kasih jika di kirimkan agar kita bisa saling belajar.

saya sediakan file lengkapnya silahkan download link dibawah ini dan jika link ini rusak maka silahkan anda comment dan email ke saya di ruslan_inst@yahoo.com

Documentnya

Schemanya

PCBnya

Gambarnya

Videonya

Videonya lagi

ini adalah videonya waktu saya percobaan