Sinyal Hidrolik, Sinyal Pneumatik dan Sinyal Elektrik

Pada sebuah industri yang memiliki instrumen dan ruang kontrol terpisah oleh jarak yang sangat jauh, dibutuhkan sinyal sebagai pembawa informasi. Pemilihan sinyal bergantung pada proses kontrol yang digunakan pada industri tersebut. Berdasarkan proses kontrolnya, sinyal dibedakan menjadi 3 yaitu sinyal hidrolik, pneumatik, dan elektrik.

Sinyal Hidrolik

Sinyal hidrolik merupakan sinyal yang digunakan pada sistem instrumentasi dengan proses kontrol hidrolik. Proses kontrol hidrolik adalah proses kontrol yang memanfaatkan zat cair bertekanan (umumnya minyak) yang dilewatkan pada pipa sebagai pembawa informasi. Prinsip kerja dari proses kontrol hidrolik memanfaatkan hukum Pascal seperti yang terlihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Ilustrasi Hukum Pascal

Hukum Pascal berbunyi “tekanan yang diberikan pada zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segalah arah dengan besar yang sama”. sehingga jika titik A diberi tekanan maka titik B akan memperoleh tekanan yang sama. Dengan memanfaatkan hukum pascal tersebut, beban pada titik B akan mudah untuk diangkat atau dipindahkan. Rumus dari hukum Pascal dapat dilihat pada

Persamaan (1).

Sinyal hidrolik memiliki kelebihan yaitu mampu menghasilkan tekanan yang besar, sehingga cocok digunakan untuk mengangkat beban yang berat. Sedangkan kekurangan dari sinyal hidrolik yaitu apabila terdapat kebocoran pada pipa sulit diamati sehingga mudah menimbulkan kebakaran. Dengan kekurangan tersebut, membuat sinyal hidrolik tidak cocok digunakan sebagai pembawa informasi dari instrumen ke ruang kontrol.

Sinyal Pneumatik

Sinyal pneumatik merupakan sinyal yang digunakan pada sistem instrumentasi dengan proses kontrol pneumatik. Proses kontrol pneumatik adalah proses kontrol yang memanfaatkan udara atau gas bertekanan yang dilewatkan pada pipa sebagai pembawa informasi. Prinsip kerja dari proses kontrol pneumatik yaitu mengalirkan udara bertekanan tinggi menuju tekanan udara yang lebih rendah. Walaupun prinsip kerja dari proses kontrol hidrolik dan pneumatik hampir sama yaitu menggunakan zat bertekanan, namun sinyal pneumatik memiliki kelebihan dibandingkan sinyal hidrolik. Kelebihan dari sinyal pneumatik yaitu lebih aman karena menggunakan udara.

Berdasarkan standar ISA (Instrument Society of America) S7.4 tentang tekanan untuk kontrol pneumatik, transmitters, dan sistem transmisi, sinyal pneumatik yang digunakan untuk membawa informasi memiliki rentang nilai 3 – 15 Psi (Pounds per square inch) atau setara dengan 20 – 100 kilo Pascal (1 Psi = 6,895 kPa). Rentang nilai 3 Psi menunjukan skala 0% (batas bawah) dari proses kontrol dan 15 Psi menunjukan skala 100% (batas atas) dari proses kontrol seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.

Gambar 2. Standar Sinyal Pneumatik

Batas bawah 3 Psi digunakan untuk membedakan antara nilai yang terukur dari instrumen dan saluran pipa yang rusak. Sedangkan batas atas 15 Psi dipilih karena dengan rentang nilai tekanan yang rendah respon linear sistem dapat dipertahankan dan aman untuk instrumen (batas aman tekanan pada instrumen yaitu 20 Psi). Untuk mengubah skala persen (%) menjadi nilai tekanan dapat menggunakan persamaan (2):

Sedangkan untuk mengubah nilai tekanan menjadi skala persen (%) dapat menggunakan persamaan (3):

Contoh :
Suatu ruang kontrol membaca nilai proses kontrol dengan skala sebesar 80%. Tentukan berapa nilai tekanan yang dikirim oleh instrumen!

Jawab :

Untuk menghitung nilai tekanan dapat dilakukan menggunakan persamaan (2):

Contoh :

Suatu instrumen mengirimkan sinyal pneumatik sebesar 6,6 Psi ke ruang kontrol. Tentukan berapa persen (%) nilai skala pada proses kontrol!

Jawab:

Untuk menghitung nilai skala pada sinyal pneumatik dapat dilakukan menggunakan persamaan (3):

Kelebihan dari sinyal pneumatik yaitu aman terhadap hubung singkat dan bahaya ledakan, sehingga cocok digunakan pada industri petrokimia dan migas. Sedangkan kekurangan dari sinyal pneumatik yaitu tekanan yang dihasilkan tidak sebesar sinyal hidrolik dan menimbulkan kebisingan saat beroperasi.

Sinyal Elektrik

Sinyal elektrik merupakan sinyal yang digunakan pada sistem instrumentasi dengan proses kontrol elektrik. Proses kontrol elektrik adalah proses kontrol yang memanfaatkan besaran listrik seperti tegangan dan arus listrik yang dilewatkan pada kawat atau kabel sebagai pembawa informasi. Prinsip kerja dari proses kontrol elektrik yaitu mengalirkan arus listrik dari tegangan tinggi menuju tegangan yang lebih rendah. Berdasarkan standar ISA (Instrument Society of America) S50.1 tentang kesesuaian sinyal analog untuk industri dengan instrumen elektrik, sinyal elektrik yang digunakan untuk membawa informasi memiliki rentang nilai 4 – 20 mA (mili Ampere) atau setara dengan nilai 1 – 5 V (Volt) pada hambatan 250Ω (nilai hambatan umum yang digunakan pada sistem instrument di industri). Rentang nilai 4 mA menunjukan skala 0% (batas bawah) dari proses kontrol dan 20 mA menunjukan skala 100% (batas atas) dari proses kontrol seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.

Gambar 3. Standar Sinyal Elektrik

Batas bawah 4 mA digunakan untuk membedakan antara nilai yang terukur dari instrumen dan kabel yang putus. Sedangkan batas atas 20 mA dipilih karena dengan nilai arus yang rendah dapat mengurangi rugi daya dan aman dari bahaya percikan api saat terjadi hubung singkat. Untuk mengubah skala persen (%) menjadi nilai arus dapat menggunakan persamaan (4):

Sedangkan untuk mengubah nilai arus menjadi skala persen (%) dapat menggunakan persamaan (5):

Contoh :

Suatu ruang kontrol membaca nilai proses kontrol dengan skala sebesar 60%. Tentukan berapa nilai arus listrik yang dikirim oleh instrumen!

Jawab:

Untuk menghitung nilai arus dapat dilakukan menggunakan persamaan (4):

Contoh :

Suatu instrumen mengirimkan sinyal elektrik sebesar 8,8 mA ke ruang kontrol. Tentukan berapa persen (%) nilai skala pada proses kontrol!

Jawab:

Untuk menghitung nilai skala pada sinyal elektrik dapat dilakukan menggunakan persamaan (5):

Sinyal elektrik memiliki kelebihan yaitu mampu didistribusikan pada jarak yang sangat jauh dan dengan adanya teknologi digital sehingga sinyal elektrik lebih mudah dalam segi pengolahan dan penyimpanan. Sedangkan kekurangan dari sinyal elektrik yaitu dapat menimbulkan bahaya sengatan listrik dan percikan api bila terdapat konsleting listrik.

Abdurrahman Rasyid, S.Pd.

Lulusan Teknik Elektro yang hobi ngoprek komputer, gadget, dan traveling

Share this post