Membuat Sendiri Universal Controller

"Universal Controller" begitulah kami menamainya, berawal dari kesulitan kami dalam penyediaan cadangan card controller  untuk motor valve dan actuator (harus dipesan dari Cina) yang merupakan media komunikasi peralatan dengan pusat kendali, ditambah lagi jenis valve  dan aktuator yang beragam, membuat kami berinisiatif untuk membuat sendiri card controller yang bisa digunakan untuk seluruh jenis motor valve dan actuator yang ada pada perusahaan kami tentunya  (tidak menutup kemungkinan dapat diaplikasikan pada motor valve yang lain), sebagai solusi terakhir jika card controller tidak tersedia.

Waduh.. mau mulai dari mana nih..?? bikin kopi dulu ah biar bisa lebih santai.. hehehehe

okeh.. lanjut.. mungkin ada yang belum tau apa itu motor valve.. (saya juga baru tau setelah kerja di perusahaan saya sekarang... hahahaha). motor valve adalah motor yang bertugas mmenggerakkan valve (katup) pada sebuah saluran, untuk membuka, menutup atau mengatur bukaan untuk variasi aliran. masih belum jelas..? lihat gambarnya..

1                                             2

Pada Gambar di atas, yang diberi tanda adalah bagian yang bergerak, untuk jenis yang pertama, handle dapat berputar 360°, sementara untuk jenis yang kedua, putaran maksimum adalah 180°. putaran atau pergerakan itulah yang akan dikendalikan, dengan asumsi titik 0° adalah 0% dan titik maksimum adalah 100°. (tergantung kebutuhan)

Pada setiap motor valve (setidaknya yang pernah saya lihat) terdapat resistor sebagai pendeteksi gerakan. Nah resistor inilah yang nantinya akan digunakan pada rangkaian untk menkomunikasikan posisi handel ke pusat kendali. Udah taukan apa itu motor valve..?? kalo belum, cari tau aja sendiri.. :D. oh iya hampir lupa. saya akan sedikit menunjukkan alur komunikasi motor valve dengan pusat kendali. berikut ceritanya..

dari DCS (Pusat kendali), operator akan memberikan sinyal perintah yang dikirim berupa parameter arus 4mA-20mA. kemudian modul universal menerima dan meneruskannya untuk menggerakkan motor (entah itu clock wise atau counter clockwise). perubahan posisi handle akan diikuti oleh perubahan nilai resistansi dari potensio resistant, yang oleh modul Universal diubah kembali menjadi nilai 4mA-20mA. nilai tersebut akan digunakan sebagai sinyal Feedback ke DCS, sehingga operator bisa mengetahui posisi dari handle.

Mari membahasnya satu persatu. Dimulai dari rangkaian pengubah posisi ke tegangan 1 - 5 volt. System mekanis dari control valve akan menggerakkan potensio posisi. Letak dari posisi 0% dan 100% dapat ditempatkan dimana saja asal masih dalam range pergerakan dari motor yang tentunya disesuaikan dengan kebutuhan valve yang akan digerakkan.  Untuk penentuan ini, dibutuhkan proses kalibrasi rangkaian, sehingga modul universal mengetahui letak posisi tersebut dari nilai-nilai tegangan yang diterimanya. proses kalibrasi membutuhkan sedikit perhitungan sederhana. berikut contohnya.

Ketika sistem control valve berada pada posisi 0%, lakukan pengukuran pada titik A (Lihat gambar). jika diasumsikan tegangan yang terukur pada titik A tersebut sebesar 1,5 V, catat nilainya dan rubah posisi control motor valve ke posisi 100% kemudian lakukan lagi pengukuran. sebagai contoh nilai pada posisi 100 % sebesar 3,8 Volt. Sekarang sudah  diperoleh nilai Low Range dan High Range dari sistem control valve, tugas selanjutnya merubah nilai tersebut menjadi 1 - 5 Volt. mari berhitung.. :)

Nilai pada titik A = (LR = 1.5 volt; HR = 3.8 volt)

Rumus umumnya adalah :

Nilai gain yang dibutuhkan adalah :

Nilai tersebut akan digunakan untuk gain rangkaian penguatan akhir (antara titik C dan D)

dengan Gain = D/C = 1.74

maka dapat ditentukan nilai yang seharusnya diberikan pada titik B dengan perhitungan :

0% -> (LR . Gain) - X = 1 Volt

100% -> (HR . Gain) - X = 5 Volt

Dari persamaan di atas diperoleh nilai X = 1.61 Volt

Nilai tersebut kemudian dimasukkan ke dalam persamaan penjepit

B = X/gain = 1,61/1.74 = 0.925 Volt

Nah, dengan mengatur potensio penjepit sehingga memperoleh nilai pada titik B sebesar 1.61 Volt, maka output yang dihasilkan pada output rangkaian (titik D) adalah 1 volt untuk titik 0% dan 5 volt untuk titik 100%, dan degan cara ini pula, kita bisa menetukan titik posisi yang akan digunakan, karena rangkaian dapat mengkonversi nilai-nilai tersebut ke dalam range nilai 1 - 5 volt.

Pada bagian Input dari DCS, terdapat rangkaian Op-amp sederhana yang dapat mmerubah 4 - 20 mA menjadi 1 - 5 Volt. dengan bantuan resistor 250 ohm pada bagian input buffer tak membalik, maka arus yang masuk akan d konversi kedalam bentuk tegangan.  berikut perhitungannya :

4mA . 250 ohm = 1 Volt

20mA . 250 ohm = 5 Volt

dan pada bagian output feedback ke DCS, rangkaian Op-Amp tersebut merupakan rangkaian pengubah 1 - 5 volt yang diperoleh dari rangkaian perubah posisi ke tegangan mejadi 4 - 20 mA. ketelitian rangkaian tersebut sangat dipengaruhi oleh nilai reistansi 250 ohm.

untuk rangkaian penjumlah + penguatan, fungsinya adalah menjumlahkan nilai yang diperoleh dari rangkaian pengubah posisi ke tegangan dengan nilai yang diperoleh dari DCS yang diberikan oleh operator, jika hasilnya adalah positif, maka komparator 1 akan memerintahkan relay 1 untuk bekerja dan membuat motor berputar searah jarum jam, dan jika hasilnya adalah negatif, maka komparator 2 yang akan bekerja untuk memerintahkan relay 2 untuk bekerja dan membuat motor bekerja counter clockwise. owh iya... sebagai informasi, output komparator d hubungkan ke sebuah komponen daya (menggantikan fungsi relay).

Silahkan meninggalkan komentar untuk kritikan, saran ataupun pertayaan seputar rangkaian ini. InsyaAllah akan dijawab.

Artikel ini juga dapat di baca di http://ruslan-instrument.blogspot.com/2011/08/buat-sendiri-universal-controller.html. Kami membuatnya bersama. Beliau yang memikirkan, saya yang menonton.. wkwkwkwkwkwk