A. Pendahuluan
Dalam era globalisasi, sektor industri memegang peranan yang sangat penting. Di Indonesia, telah lama berdiri industri-industri besar, termasuk di dalamnya pertambangan mineral. Di dalam industri, sangat dibutuhkan sistem kontrol yang baik untuk menunjang proses berjalannya industri tersebut dan untuk meningkatkan efisiensi dalam proses produksi. Karena itu, dalam makalah ini dipaparkan suatu prototype sistem kontrol yang diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam dunia industri pertambangan, khususnya pertambangan bijih besi.
B. Sistem Kontrol dalam Penyaringan Serbuk Besi
Secara prinsip, sistem kontrol otomatis akan melakukan empat langkah pengendalian, yaitu mengukur, membandingkan, menghitung dan mengoreksi. Pada sistem pengendalian otomatis, keempat langkah itu tidak lagi dikerjakan oleh manusia, tetapi dikerjakan sepenuhnya oleh sebuah controller. Hampir semua analisis sistem pengendalian otomatis selalu dimulai dengan menampilkan diagram kotak sistem.
Sistem kontrol penyaringan bijih besi ini menggunakan set point berupa kadar serbuk besi minimum yang akan diambil dari wadah berisi pasir besi. Misalnya user menginginkan untuk mengambil 90% serbuk besi dari kandungan pasir besi dalam wadah, maka set pointnya adalah 10%. Maksudnya magnet akan terus menarik serbuk besi dalam kandungan pasir, sementara wadah akan terus mengayak pasir, hingga kandungan bijih besi yang tersisa dalam pasir tinggal 10%. Kadar 10% tersebut dapat diabaikan. Set point dimasukkan melalui input elemen berupa keyboard pada komputer. Pada komputer dibuat sebuah program interfacing untuk memasukkan nilai input dan untuk mengamati proses dan hasil proses.
Program akan mengubah input kadar besi minimum tersebut ke dalam sinyal arus agar dapat dibandingkan dengan sinyal feedback. Perbandingan, yaitu mengurangkan sinyal acuan dengan sinyal feedbak, dilakukan oleh komparator. Hasil pengurangan tersebut berupa sinyal kesalahan. Pada awalnya, nilai sinyal kesalahan sama dengan nilai sinyal input karena feedback element, yaitu metal detector, belum mengambil data sehingga belum ada sinyal feedback. Setelah magnet mulai menarik serbuk besi dari wadah, barulah sinyal feedback memiliki nilai.
Sinyal kesalahan akan diproses oleh prosesor dan hasilnya adalah perintah untuk menggerakkan motor pengayak dan mengaktifkan magnet elektrik. Syaratnya adalah nilai sinyal kesalahan tidak sama dengan nol.
Magnet akan terus-menerus menarik serbuk besi yang ada di dalam wadah pasir, sementara itu motor diaktifkan untuk menggerak-gerakkan wadah, sehingga pasir yang tercampur dengan serbuk besi di dalamnya terus teraduk. Dengan perlakuan tersebut, diharapkan serbuk besi di dalam wadah dapat ditarik oleh magnet secara merata.
Apabila serbuk besi telah terpisahkan hingga yang tersisa dalam wadah tinggal 10%, maka sensing element akan mendapatkan nilai input 10% dan akan diubah oleh transmitter menjadi arus yang senilai dengan nilai set point. Akibatnya, hasil pengurangan pada komparator adalah nol, sehingga prosesor akan menghentikan suplai listrik ke magnet dan akan mematikan motor. Kemudian isi pasir dalam wadah akan dibuang dan wadah akan diisi oleh pasir bercampur besi yang baru.
D. Penjelasan Elemen-elemen dari Blok Diagram
1. Elemen Input
Dengan keyboard, user memasukkan nilai dari kadar besi dalam pasir. Di sini sinyal yang dimasukkan diubah menjadi bentuk yang dapat dibaca oleh sistem komparator di dalam program PC, yaitu sinyal elektrik digital (sinyal arus).
2. Komparator
Bagian komparator bertugas membandingkan sinyal input dengan feedback, dengan cara mengurangi sinyal feedback dengan sinyal input.
3. Elemen Kontrol
Elemen kontrol pada sistem ini adalah prosesor. Prosesor komputer bertugas menerima sinyal kesalahan dan menghitung besarnya koreksi yang diperlukan, dalam hal ini memerintahkan aktuator untuk bekerja agar kadar serbuk besi berkurang. Jadi, prosesor mampu memproses sinyal kesalahan untuk memutuskan apakah aktuator mulai bekerja atau berhenti bekerja.
4. Aktuator
Aktuator pada sistem ini adalah besi elektromagnet dan motor pengayak wadah. Kedua aktuator ini akan aktif maupun berhenti berdasarkan sinyal output dari prosesor (sinyal termanipulasi). Pada instrumen ini, ketika prosesor mulai memerintahkan aktuator untuk bekerja, maka prosesor akan mengirimkan sinyal listrik melalui besi dan berdasarkan hukum induksi elektromagnet, besi akan menjadi magnet sementara. Tugas magnet ini adalah menarik serbuk besi sebanyak-banyaknya dari wadah. Perlakuan magnet ini mengakibatkan kadar besi dalam wadah berkurang, dan akan dibaca oleh metal detector. Sementara itu, prosesor juga memerintahkan motor untuk terus menggoyang-goyangkan wadah, agar pasir dan serbuk besi di dalamnya terus teraduk. Akibatnya, semua serbuk besi mendapat kesempatan yang sama untuk ditarik oleh magnet.
5. Output
Keluaran dari proses pengendalian ini adalah berkurangnya kadar serbuk besi di dalam wadah karena telah ditarik oleh magnet. Selama proses, terus berkurangnya serbuk besi tersebut senantiasa dipantau oleh sensing element.
6. Elemen Feedback
a. Metal Detector
Sistem monitoring dikerjakan oleh piranti metal detector. Instrumen elektronika ini mampu mendeteksi keberadaan atau kandungan logam dalam suatu benda. Alat ini banyak digunakan di bandara, dipakai oleh petugas keamanan, atau untuk mencari logam di dalam tanah.
Metal detector terdiri dari beberapa bagian, yaitu sebagai berikut.
1) Stabiliser, yang berfungsi menjaga kestabilan alat selama pencarian.
2) Box Kontrol, yang memuat circuit, elemen kontrol, speaker, baterai dan mikrokontroler.
3) Shaft, yaitu batang yang menghubungkan Box Kontrol dengan koil.
4) Koil Pencari (Search Head/Loop/Antena), bagian yang berfungsi sebagai sensor logam.
Beberapa metal detector dilengkapi dengan headphone dan layar display.
Input dari alat ini adalah Search Head, yang memiliki koil untuk menangkap sinyal dari luar kemudian diubah menjadi arus untuk diteruskan ke elemen kendali alat ini, yaitu mikrokontroler. Sedangkan outputnya adalah speaker, yang akan berbunyi bila alat menangkap suatu sinyal keberadaan logam, atau layar display yang memberi informasi kedalaman logam.
Cara pengoperasian alat ini cukup sederhana. Koil diletakkan paralel dengan bumi kemudian alat digerak-gerakkan, terkadang secara maju-mundur. Ketika ada logam yang terdeteksi, sinyal elektromagnet akan muncul dan ditangkap oleh koil. Koil pada Search Head ini meneruskan sinyal tersebut melalui kabel koaksial pada shaft menuju Box Kontrol. Box Kontrol berperan sebagai transmitter, yang berguna untuk mengubah sinyal elektromagnet menjadi arus. Tegangan output akan diproses oleh elemen kendali, untuk diputuskan apakah sinyal tersebut memiliki tegangan yang sesuai dengan karakteristik suatu logam. Sinyal suatu logam haruslah memiliki V acuan tertentu.
Bagaimana sebuah logam dapat memancarkan gelombang elektromagnetis yang dapat ditangkap koil? Jawabannya adalah pada teknologi deteksi menggunakan VLF (Very Low Frequency) yang ditanamkan ke dalam alat. Di dalam search head, tugas koil dibagi dua. Koil terluar berperan sebagai transmitor gelombang elektromagnet dengan frekuensi tertentu. Koil bagian dalam bertugas sebagai penerima dan penguat gelombang, yang dipancarkan transmitor, yang terpantul oleh bumi. Gelombang elektromagnet menghasilkan medan magnet yang tegak lurus dengan koil, yang bergerak keluar masuk koil. Selama medan magnet berdetak maju dan mundur tehadap bumi, medan tersebut berinteraksi dengan segala macam obyek. Bila obyek tersebut bersifat konduktif, obyek tersebut akan menghasilkan medan magnetnya sendiri, yang memiliki polaritas berlawanan dengan medan magnet dari alat. Jika medan magnet dari transmitor arahnya turun (ke arah bumi), maka medan magnet dari obyek bergerak ke arah alat, dan akan ditangkap oleh Koil Penerima. Koil ini mengubah sinyal input menjadi arus dan menguatkannya, kemudian akan meneruskannya ke box kontrol. Arus pada koil ini berosilasi dengan frekuensi yang sama dengan medan magnet obyek.
Kedalaman obyek ditentukan dengan mengukur besarnya medan magnet yang diproduksi.
b. Transmitter
Transmitter yaitu alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element (sensor), dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh controller (PC), dalam hal ini sinyal elektrik (arus). Pada instrumen penyaring ini, peran transmitter dilaksanakan oleh mikrokontroler dalam Box Kontrol.
c. Sinyal Feedback
Sinyal yang keluar dari transmitter berbentuk arus dengan skala kerja antara 4-20 mA. Arus ini digunakan untuk mengurangkan sinyal arus set-point. Terkadang sinyal feedback ini disebut juga measured signal atau sinyal hasil pengukuran, merujuk pada cara perolehan sinyal yang dilakukan oleh sensing element (metal detector).
E. Kessimpulan
1. Sistem kontrol dalam penyaringan serbuk besi ini akan dapat menyaring serbuk besi yang terdapat dalam pasir besi, dengan cara memasukkan input yang berfungsi sebagai set point. Set point ini berupa kadar serbuk besi minimum yang akan diambil dari wadah berisi pasir besi.
2. Keluaran dari proses pengendalian ini adalah berkurangnya kadar serbuk besi di dalam wadah karena telah ditarik oleh magnet.
F. Daftar Pustaka
1. Gunterus Frans, Falsafah Dasar: Sistem Pengendalian Proses. Jakarta: Elek Media Komputindo.1994
2. www.google.com metal detector
3. www.electroniclab.com metaldetector
Jumat, Mei 30, 2008
Penyaring Serbuk Besi
A. Pendahuluan
Dalam era globalisasi, sektor industri memegang peranan yang sangat penting. Di Indonesia, telah lama berdiri industri-industri besar, termasuk di dalamnya pertambangan mineral. Di dalam industri, sangat dibutuhkan sistem kontrol yang baik untuk menunjang proses berjalannya industri tersebut dan untuk meningkatkan efisiensi dalam proses produksi. Karena itu, dalam makalah ini dipaparkan suatu prototype sistem kontrol yang diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam dunia industri pertambangan, khususnya pertambangan bijih besi.
B. Sistem Kontrol dalam Penyaringan Serbuk Besi
Secara prinsip, sistem kontrol otomatis akan melakukan empat langkah pengendalian, yaitu mengukur, membandingkan, menghitung dan mengoreksi. Pada sistem pengendalian otomatis, keempat langkah itu tidak lagi dikerjakan oleh manusia, tetapi dikerjakan sepenuhnya oleh sebuah controller. Hampir semua analisis sistem pengendalian otomatis selalu dimulai dengan menampilkan diagram kotak sistem.
Sistem kontrol penyaringan bijih besi ini menggunakan set point berupa kadar serbuk besi minimum yang akan diambil dari wadah berisi pasir besi. Misalnya user menginginkan untuk mengambil 90% serbuk besi dari kandungan pasir besi dalam wadah, maka set pointnya adalah 10%. Maksudnya magnet akan terus menarik serbuk besi dalam kandungan pasir, sementara wadah akan terus mengayak pasir, hingga kandungan bijih besi yang tersisa dalam pasir tinggal 10%. Kadar 10% tersebut dapat diabaikan. Set point dimasukkan melalui input elemen berupa keyboard pada komputer. Pada komputer dibuat sebuah program interfacing untuk memasukkan nilai input dan untuk mengamati proses dan hasil proses.
Program akan mengubah input kadar besi minimum tersebut ke dalam sinyal arus agar dapat dibandingkan dengan sinyal feedback. Perbandingan, yaitu mengurangkan sinyal acuan dengan sinyal feedbak, dilakukan oleh komparator. Hasil pengurangan tersebut berupa sinyal kesalahan. Pada awalnya, nilai sinyal kesalahan sama dengan nilai sinyal input karena feedback element, yaitu metal detector, belum mengambil data sehingga belum ada sinyal feedback. Setelah magnet mulai menarik serbuk besi dari wadah, barulah sinyal feedback memiliki nilai.
Sinyal kesalahan akan diproses oleh prosesor dan hasilnya adalah perintah untuk menggerakkan motor pengayak dan mengaktifkan magnet elektrik. Syaratnya adalah nilai sinyal kesalahan tidak sama dengan nol.
Magnet akan terus-menerus menarik serbuk besi yang ada di dalam wadah pasir, sementara itu motor diaktifkan untuk menggerak-gerakkan wadah, sehingga pasir yang tercampur dengan serbuk besi di dalamnya terus teraduk. Dengan perlakuan tersebut, diharapkan serbuk besi di dalam wadah dapat ditarik oleh magnet secara merata.
Apabila serbuk besi telah terpisahkan hingga yang tersisa dalam wadah tinggal 10%, maka sensing element akan mendapatkan nilai input 10% dan akan diubah oleh transmitter menjadi arus yang senilai dengan nilai set point. Akibatnya, hasil pengurangan pada komparator adalah nol, sehingga prosesor akan menghentikan suplai listrik ke magnet dan akan mematikan motor. Kemudian isi pasir dalam wadah akan dibuang dan wadah akan diisi oleh pasir bercampur besi yang baru.
D. Penjelasan Elemen-elemen dari Blok Diagram
1. Elemen Input
Dengan keyboard, user memasukkan nilai dari kadar besi dalam pasir. Di sini sinyal yang dimasukkan diubah menjadi bentuk yang dapat dibaca oleh sistem komparator di dalam program PC, yaitu sinyal elektrik digital (sinyal arus).
2. Komparator
Bagian komparator bertugas membandingkan sinyal input dengan feedback, dengan cara mengurangi sinyal feedback dengan sinyal input.
3. Elemen Kontrol
Elemen kontrol pada sistem ini adalah prosesor. Prosesor komputer bertugas menerima sinyal kesalahan dan menghitung besarnya koreksi yang diperlukan, dalam hal ini memerintahkan aktuator untuk bekerja agar kadar serbuk besi berkurang. Jadi, prosesor mampu memproses sinyal kesalahan untuk memutuskan apakah aktuator mulai bekerja atau berhenti bekerja.
4. Aktuator
Aktuator pada sistem ini adalah besi elektromagnet dan motor pengayak wadah. Kedua aktuator ini akan aktif maupun berhenti berdasarkan sinyal output dari prosesor (sinyal termanipulasi). Pada instrumen ini, ketika prosesor mulai memerintahkan aktuator untuk bekerja, maka prosesor akan mengirimkan sinyal listrik melalui besi dan berdasarkan hukum induksi elektromagnet, besi akan menjadi magnet sementara. Tugas magnet ini adalah menarik serbuk besi sebanyak-banyaknya dari wadah. Perlakuan magnet ini mengakibatkan kadar besi dalam wadah berkurang, dan akan dibaca oleh metal detector. Sementara itu, prosesor juga memerintahkan motor untuk terus menggoyang-goyangkan wadah, agar pasir dan serbuk besi di dalamnya terus teraduk. Akibatnya, semua serbuk besi mendapat kesempatan yang sama untuk ditarik oleh magnet.
5. Output
Keluaran dari proses pengendalian ini adalah berkurangnya kadar serbuk besi di dalam wadah karena telah ditarik oleh magnet. Selama proses, terus berkurangnya serbuk besi tersebut senantiasa dipantau oleh sensing element.
6. Elemen Feedback
a. Metal Detector
Sistem monitoring dikerjakan oleh piranti metal detector. Instrumen elektronika ini mampu mendeteksi keberadaan atau kandungan logam dalam suatu benda. Alat ini banyak digunakan di bandara, dipakai oleh petugas keamanan, atau untuk mencari logam di dalam tanah.
Metal detector terdiri dari beberapa bagian, yaitu sebagai berikut.
1) Stabiliser, yang berfungsi menjaga kestabilan alat selama pencarian.
2) Box Kontrol, yang memuat circuit, elemen kontrol, speaker, baterai dan mikrokontroler.
3) Shaft, yaitu batang yang menghubungkan Box Kontrol dengan koil.
4) Koil Pencari (Search Head/Loop/Antena), bagian yang berfungsi sebagai sensor logam.
Beberapa metal detector dilengkapi dengan headphone dan layar display.
Input dari alat ini adalah Search Head, yang memiliki koil untuk menangkap sinyal dari luar kemudian diubah menjadi arus untuk diteruskan ke elemen kendali alat ini, yaitu mikrokontroler. Sedangkan outputnya adalah speaker, yang akan berbunyi bila alat menangkap suatu sinyal keberadaan logam, atau layar display yang memberi informasi kedalaman logam.
Cara pengoperasian alat ini cukup sederhana. Koil diletakkan paralel dengan bumi kemudian alat digerak-gerakkan, terkadang secara maju-mundur. Ketika ada logam yang terdeteksi, sinyal elektromagnet akan muncul dan ditangkap oleh koil. Koil pada Search Head ini meneruskan sinyal tersebut melalui kabel koaksial pada shaft menuju Box Kontrol. Box Kontrol berperan sebagai transmitter, yang berguna untuk mengubah sinyal elektromagnet menjadi arus. Tegangan output akan diproses oleh elemen kendali, untuk diputuskan apakah sinyal tersebut memiliki tegangan yang sesuai dengan karakteristik suatu logam. Sinyal suatu logam haruslah memiliki V acuan tertentu.
Bagaimana sebuah logam dapat memancarkan gelombang elektromagnetis yang dapat ditangkap koil? Jawabannya adalah pada teknologi deteksi menggunakan VLF (Very Low Frequency) yang ditanamkan ke dalam alat. Di dalam search head, tugas koil dibagi dua. Koil terluar berperan sebagai transmitor gelombang elektromagnet dengan frekuensi tertentu. Koil bagian dalam bertugas sebagai penerima dan penguat gelombang, yang dipancarkan transmitor, yang terpantul oleh bumi. Gelombang elektromagnet menghasilkan medan magnet yang tegak lurus dengan koil, yang bergerak keluar masuk koil. Selama medan magnet berdetak maju dan mundur tehadap bumi, medan tersebut berinteraksi dengan segala macam obyek. Bila obyek tersebut bersifat konduktif, obyek tersebut akan menghasilkan medan magnetnya sendiri, yang memiliki polaritas berlawanan dengan medan magnet dari alat. Jika medan magnet dari transmitor arahnya turun (ke arah bumi), maka medan magnet dari obyek bergerak ke arah alat, dan akan ditangkap oleh Koil Penerima. Koil ini mengubah sinyal input menjadi arus dan menguatkannya, kemudian akan meneruskannya ke box kontrol. Arus pada koil ini berosilasi dengan frekuensi yang sama dengan medan magnet obyek.
Kedalaman obyek ditentukan dengan mengukur besarnya medan magnet yang diproduksi.
b. Transmitter
Transmitter yaitu alat yang berfungsi untuk membaca sinyal sensing element (sensor), dan mengubahnya menjadi sinyal yang dapat dimengerti oleh controller (PC), dalam hal ini sinyal elektrik (arus). Pada instrumen penyaring ini, peran transmitter dilaksanakan oleh mikrokontroler dalam Box Kontrol.
c. Sinyal Feedback
Sinyal yang keluar dari transmitter berbentuk arus dengan skala kerja antara 4-20 mA. Arus ini digunakan untuk mengurangkan sinyal arus set-point. Terkadang sinyal feedback ini disebut juga measured signal atau sinyal hasil pengukuran, merujuk pada cara perolehan sinyal yang dilakukan oleh sensing element (metal detector).
E. Kessimpulan
1. Sistem kontrol dalam penyaringan serbuk besi ini akan dapat menyaring serbuk besi yang terdapat dalam pasir besi, dengan cara memasukkan input yang berfungsi sebagai set point. Set point ini berupa kadar serbuk besi minimum yang akan diambil dari wadah berisi pasir besi.
2. Keluaran dari proses pengendalian ini adalah berkurangnya kadar serbuk besi di dalam wadah karena telah ditarik oleh magnet.
F. Daftar Pustaka
1. Gunterus Frans, Falsafah Dasar: Sistem Pengendalian Proses. Jakarta: Elek Media Komputindo.1994
2. www.google.com metal detector
3. www.electroniclab.com metaldetector
Langganan:
Posting Komentar (Atom)
Tidak ada komentar:
Posting Komentar