Sistem monitoring dan kontrol
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| preset value/ˈpriːset ˈvæljuː/ | nilai preset |
| actuator/ˈæktʃuːeɪtə/ | aktuator |
| monitoring/ˈmɒnɪtərɪŋ/ | pemantauan |
| sensors/ˈsensəz/ | sensor |
| control system/kənˈtrəʊl ˈsɪstəm/ | sistem kendali |
| feedback/ˈfiːdbæk/ | umpan balik |
| thermistor/ˈθɜːmɪstə/ | termistor |
| ADC/ˌeɪ diː ˈsiː/ | ADC |
| feedback loop/ˈfiːdbæk luːp/ | loop umpan balik |
Guru yang lelah terus-menerus diganggu
- Pada tahun 1883, Warren Johnson, seorang guru perguruan tinggi di Wisconsin, merasa jengkel dengan satpam yang masuk ke kelasnya untuk memeriksa pemanas.
- Ia membuat sebuah perangkat dengan pita dua logam yang melengkung saat ruangan memanas dan mendingin. Pada suhu tertentu, perangkat itu menutup sirkuit dan membunyikan bel di ruang boiler.
- Sebuah sensor, nilai preset, sinyal kepada seseorang yang bertindak, dan ruangan yang diukur lagi setelahnya: loop kendali otomatis pertama dalam sebuah bangunan.
- Hari ini, loop tersebut menggunakan prosesor dan aktuator alih-alih satpam, tetapi komponen-komponennya sama.
Pemantauan dan kendali
- Kedua jenis sistem membaca sensor. Perbedaannya terletak pada apa yang terjadi selanjutnya.
- Sistem pemantauan mengumpulkan, mencatat, atau menampilkan pembacaan dan tidak mengambil tindakan apa pun, meskipun mungkin memberikan peringatan: stasiun cuaca, monitor pasien yang berbunyi.
- Sistem kendali membandingkan setiap pembacaan dengan nilai preset dan, jika berada di luar rentang, mengirim sinyal ke aktuator yang mengubah proses fisik: termostat yang menyalakan boiler.
Pemantauan melaporkan; kendali bertindak dan kemudian mengukur kembali
Perbedaan utama antara sistem monitoring dan sistem kontrol adalah bahwa sistem kontrol:
Keduanya membaca sensor, tetapi sistem kontrol menggunakan data untuk bertindak (melalui aktuator), sementara monitoring hanya mengumpulkan dan melaporkan.
Sistem monitoring murni mengambil tindakan melalui aktuator untuk mengubah lingkungannya.
Monitoring hanya mengumpulkan dan melaporkan data — tidak bertindak. Bertindak melalui aktuatorlah yang menjadikannya sistem kontrol.
Contoh terpecah: deskripsi perbedaan bernilai tiga poin
- Sistem pemantauan hanya mengukur, mencatat, atau menampilkan pembacaan, dan maksimal hanya memberikan peringatan.
- Sistem kendali membandingkan setiap pembacaan dengan nilai preset dan, jika berada di luar rentang, mengirim sinyal ke aktuator yang mengubah proses.
- Perubahan tersebut kemudian diukur kembali, sehingga sistem kendali mengandung umpan balik dan sistem pemantauan tidak.
- Tiga poin, tiga nilai. Tes untuk sistem apa pun adalah poin kedua: apakah sistem tersebut bertindak berdasarkan pembacaan?
Sistem kontrol membandingkan setiap pembacaan sensor dengan nilai ____ dan bertindak hanya jika pembacaan berada di luar rentang.
Perbandingan dengan nilai prasetel yang tersimpan adalah ciri yang memisahkan sistem kontrol dari perangkat yang sekadar bereaksi.
Sensor
- Sensor mengubah besaran fisik menjadi sinyal listrik: suhu (termistor atau termokopel), tekanan (strain gauge), inframerah, suara, cahaya, kelembapan.
- Sebagian besar sinyal sensor bersifat analog, sehingga ADC (analogue-to-digital converter) mengubahnya menjadi biner sebelum prosesor dapat membandingkannya dengan sesuatu.
- Sebutkan nama sensor untuk besaran tersebut: "sensor suhu" adalah jawaban yang layak, "termistor" adalah jawaban yang lebih baik.
Termistor: resistansinya berubah seiring suhu
Sebuah sensor:
Sensor mengukur dunia dan mengoutputkan sinyal. Aktuator melakukan sebaliknya — mengubah sinyal menjadi tindakan.
Aktuator
- Aktuator melakukan kebalikan dari sensor: ia mengubah sinyal dari prosesor menjadi aksi fisik.
- Motor membuka pintu dan katup, pemanas dan pendingin mengubah suhu, pompa memindahkan air, bunyi buzzer atau lampu memberi peringatan kepada seseorang.
- Output prosesor bersifat digital; di mana aktuator membutuhkan sinyal yang berubah-ubah, DAC mengonversinya terlebih dahulu.
Motor: sebuah aktuator yang mengubah sinyal menjadi gerakan
Cocokkan setiap perangkat apakah itu sensor (input) atau aktuator (output).
Sensor mengubah besaran fisik menjadi sinyal; aktuator mengubah sinyal menjadi aksi fisik.
Manakah yang merupakan aktuator?
Aktuator melaksanakan tindakan (motor, katup, pemanas, buzzer). Yang lain adalah sensor/input.
Siklus kendali
- Sensor mengukur. ADC mengkonversi pembacaan tersebut menjadi digital. Prosesor membandingkannya dengan nilai yang telah ditetapkan sebelumnya.
- Jika pembacaan berada di luar rentang, prosesor mengirimkan sinyal ke aktuator, yang kemudian mengubah proses.
- Sensor mengukur lagi, dan siklus berulang. Pengukuran berulang setelah setiap tindakan inilah yang disebut sistem umpan balik.
Loop umpan balik kontrol
Rasa-rasa sekeliling loop yang berulang oleh termostat atau autopilot. Sistem kontrol tidak hanya membaca dunia — ia bertindak, lalu mengukur ulang, memperbaiki dirinya sendiri lagi dan lagi.
Urutkan tahapan satu putaran loop kontrol.
Ukur, tukar, bandingkan, tindak, ukur sekali lagi. Langkah terakhir inilah yang menjadikannya maklum balas.
Contoh terpecahkan: pintu otomatis
- Jelaskan bagaimana sistem membuka pintu ketika seseorang berada dalam jarak 2 meter dan menutupnya ketika tidak ada orang.
- Sensor infra-merah atau ultrasonik mengukur jarak ke objek apa pun di depan pintu. ADC mengkonversi pembacaan analog dan mengirimkannya ke prosesor.
- Prosesor membandingkan jarak dengan batas 2 meter yang telah ditetapkan. Jika lebih pendek, prosesor mengirimkan sinyal ke aktuator, yaitu motor, untuk membuka pintu.
- Sensor terus mengukur. Ketika tidak ada lagi pembacaan di bawah 2 meter, prosesor memberikan sinyal ke motor untuk menutup pintu. Pengukuran berulang ini adalah umpan balik.
Antara berikut, manakah yang termasuk dalam sistem pintu automatik? Pilih semua yang betul.
Sensor, penukar, nilai perbandingan dan aktuator adalah komponen utama. Pencetak hanyalah pemantauan tambahan; ia tidak menyumbang kepada pembuka pintu.
Contoh terpecahkan: rumah kaca
- Pertahankan suhu rumah kaca antara 20 °C dan 26 °C. Termistor membaca suhu; ADC men-digitalisasikannya; prosesor membandingkannya dengan dua batas yang telah ditetapkan sebelumnya.
- Di bawah 20 °C: sinyal dikirim ke aktuator pemanas untuk menyalakannya. Di atas 26 °C: sinyal dikirim ke motor untuk membuka ventilasi dan mematikan pemanas.
- Dalam rentang tersebut: tidak ada tindakan, namun pembacaan tetap diambil. Kemudian siklus berulang.
- Setiap jawaban sistem kontrol memiliki lima bagian ini: sensor, ADC, perbandingan dengan nilai yang telah ditetapkan, aktuator, dan pengukuran ulang.
Mengapa umpan balik itu penting
- Tanpa umpan balik, sistem tidak dapat mengetahui apakah tindakannya berhasil, sehingga tidak dapat memperbaikinya sendiri atau tahu kapan harus berhenti. Pemanas tanpa umpan balik suhu akan memanaskan selamanya.
- Umpan balik juga memungkinkan sistem merespons perubahan alamiah di dunia sekitar: pintu yang dibuka secara manual, awan yang menutupi rumah kaca.
- Sistem pemantauan tidak memiliki umpan balik karena tidak mengubah apa pun. Ia hanya dapat melaporkan atau memberi peringatan.
Mengapakah maklum balas amat penting dalam sistem kawalan?
Maklum balas menutup gelung: aktuator mengubah persekitaran, sensor mengukur semula, dan sistem menyesuaikan — cthnya termostat menghentikan pemanasan apabila sasaran dicapai.
Padankan setiap sistem dengan jenisnya.
Menyalaikan penggera tetap merupakan pelaporan. Hanya sistem yang mengubah proses fizikal melalui aktuator dikira sebagai kawalan.
⟦⟧ Nilai yang sering terlewat
- Sistem pemantauan tidak menggunakan aktuator. Jika jawaban Anda menyebutkan stasiun cuaca yang menyalakan sesuatu, maka itu telah berubah menjadi sistem kontrol.
- Sinyal sensor bersifat analog. Sebutkan bahwa ADC mengonversinya sebelum prosesor membandingkan.
- Perbandingan dilakukan dengan nilai yang telah ditetapkan. Frasa "prosesor memutuskan" tidak mendapat nilai; "membandingkan pembacaan dengan 2 meter yang tersimpan" mendapatkan nilai.
- Sebutkan bahwa siklus berulang. Titik umpan baliklah yang paling sering terlewatkan.
Anda telah memahaminya
- pemantauan = baca sensor, catat atau tampilkan, maksimal beri peringatan; kontrol = bandingkan dengan nilai yang telah ditetapkan, bertindak melalui aktuator, ukur lagi
- sensor mengubah besaran fisik menjadi sinyal, melalui ADC; aktuator mengubah sinyal menjadi tindakan
- siklus: sensor → ADC → bandingkan → aktuator → ukur lagi; pengulangan ini adalah umpan balik
- jelaskan sistem kontrol apa pun dengan kelima bagian tersebut, sesuai urutan