Sistem kontrol-Close loop_Open Loop

Close loop:

Setrika Listrik Otomatis

Sebagai masukan ke sistem adalah suhu acuan, yang di set secara tepat oleh thermostat. Outputnya adalah suhu yang dihasilkan sebenarnya dan sinyal feedbacknya adalah suhu yang dianggap tidak sesuai dengan acuan oleh thermostat.

Blok Diagram

lalal

Gambar 1. Block diagram Close Loop

Cara Kerja

Cara kerja dari sistem setrika otomatis ini adalah dengan memanfaatkan thermostat. Saat suhu acuan diatur (input) arus litrik akan dialirkan ke elemen pemanas yang akan memanas sampai panasnya mencapai suhu yang diatur sebagai acuan. Setelah suhu keluaran mencapai suhu acuan, akan ada sinyal umpan balik ke saklar temperatur yang nantinya akan memutuskan aliran listrik ke elemen pemanas agar suhu yang dihasilkan tidak melebihi suhu acuan. Begitu juga sebaliknya, setelah elemen pemanas tidak mendapatkan arus listrik, suhu keluaran akan turun dan lebih rendah dari suhu acuan. Nantinya akan ada sinyal umpan balik ke saklar temperatur untuk menghubnungkan kembali elemen pemanas dengan arus listrik sehingga suhunya akan naik lagi sampai batas suhu acuan.

c

setrika listrik otomatis

 

 

Sistem kontrol irigasi tetes

 sss

vv

 

 

 

 

 

 

Sistem kontrol  berbasis  timer   untuk irigasi tetes ini berdasarkan dari prinsip kerja loop terbuka  dimana  sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengontrolan. Jadi  pada sistem kontrol  lup terbuka, keluaran tidak diukur atau  tidak  terjadi umpan balik  untuk dibandingkan dengan masukan. Atau  nilai keluaran dari irigasi tetes yang digunakan tidak diukur dan tidak pula terjadi umpan balik ke kontrol.

Sistem kontrol ini terdiri dari beberapa komponen yaitu:  timer, relay, saklar, kontaktor, konektor, dan steker yang dirangkai menjadi satu sistem. Komponen-komponen tersebut mempunyai masing-masing fungsi yaitu sistem pewaktu (timer) mengendalikan pompa secara  on/off   dengan mengatur waktu. Timer yang digunakan dalam sistem kendali ini yaitu  timer analog dengan 8 pin yang mempunyai interval setting kontrol waktu antara 0,05  second  sampai 100 jam. Dimana pada sistem kontrol ini terdiri dari 3 timer  dan memiliki fungsi masing-masing. Untuk   timer  1 mengatur waktu menyiram (on pompa), timer 2 mengatur waktu tidak menyiram (off pompa), dan  timer  3 mengatur waktu agar   timer  1 dan 2 melakukan kerja masing-masing. Relay merupakan saklar otomatis yang bekerja setelah mendapatkan informasi dari timer.

Rangkaian sistem  timer  berdasarkan pada prinsip  loop  tertutup, ehingga kerja alat ini secara otomatis dan kontinyu. Mekanisme kerja dari sistem kontrol ini  adalah setelah mengatur setting  timer pada sistem  timer 1 dan 2 saklar di  on-kan, pada keadaan itu sistem menjalankan pompa untuk menyiram selama waktu yang ditentukan setelah timer 1 selesai maka timer 2 mematikan pompa sampai penyiraman berikutnya. Sedangkan untuk  timer 3 akan mengatur atau me-reset sistem timer  untuk penyiraman berikutnya.

Open loop :

Contoh dari sistem loop terbuka adalah operasi mesin cuci. Penggilingan  pakaian, pemberian sabun, dan pengeringan yang bekerja sebagai operasi mesin cuci tidak akan berubah (hanya sesuai dengan yang diinginkan seperti semula) walaupun tingkat kebersihan pakaian (sebagai keluaran sistem) kurang baik akibat adanya faktor-faktor yang kemungkinan tidak diprediksikan sebelumnya..

jj ,,m

sistem kontrol loop terbuka

,,m

 

Elektronika Digital-Konsep Dasar Elektronika Digital

MATERI KEGIATAN PEMBELAJARAN 1

KONSEP DASAR ELEKTRONIKA DIGITAL

Dalam bidang teknologi, bidang bisnis atau bidang yang lain kita selalu berurusan dengan kuantitas-kuantitas. Kuantitas-kuantitas tersebut diukur, dimonitor,dicatat dan untuk kepentingan tertentu dapat dimanipulasi secara aritmatik.

    1. Representasi bilangan

Pada dasarnya ada 2 cara untuk merepresentasikan atau menyatakan nilai bilangan dari suatu kuantitas yaitu secara analog dan digital.

      1. Representasi Analog

Pada representasi analog suatu kuantitas dinyatakan dengan kuantitas yang lain yang berbanding lurus dengan kuantitas yang akan representasikan. Contoh representasi analog adalah speedometer sepeda motor, dalam hal ini kecepatan sepeda motor dinyatakan dengan simpangan jarum speedometer, simpangan jarum speedometer selalu mengikuti perubahan yang terjadi pada saat kecepatan sepeda motor naik atau turun. Contoh lain adalah kuantitas pada mikrofon audio, tegangan output yang dihasilkan mikrofon sebanding dengan amplitudo gelombang suara yang masuk pada mikrofon, perubahan-perubahan pada tegangan output mikrofon selalu mengikuti perubahan yang terjadi pada input yang masuk pada mikrofon.

Sesuai dengan contoh-contoh diatas, kuantitas analog mempunyai karakteristik dapat berubah secara bertingkat pada suatu rentang harga tertentu. Dalam rentang terentu misalkan 0 samapai 100 Km/h kecepatan sepeda motor bisa dengan kecepatan (10 Km/h, 20 Km/h, 40 Km/h, 60 Km/h, atau 99 Km/h). Dapat disimpulkan Pada representasi analog perubahan kuantitas berlangsung secara kontinyu.

      1. Representasi Digital

Pada representasi digital Kuantitas tidak dinyatakan dengan kuantitas yang sebanding tetapi dinyatakan dengan simbul-simbul yang disebut digit. Contoh pada jam digital yang menunjukkan waktu dalam bentuk digit-digit desimal yang menyatakan Jam, menit dan detik. Perubahan menit atau detik yang terbaca dalam jam digital tidak berubah secara kontinyu tetapi berubah step demi step secara diskrit, berbeda dengan jam tangan analog yang skala penujukan waktunya berubah secara kontinyu. Dapat disimpulkan Pada representasi digital perubahan kuantitas berlangsung secara diskrit step demi step. Karena representasi digital mempunyai sifat diskrit, maka pada saat pembacaan harga suatu kuantitas digital tidak ada penafsiran yang mendua berbeda dengan harga suatu kuantitas analog sering timbul penafsiran yang berbeda.

    1. Sistem Digital

Sistem digital adalah suatu kombinasi peralatan listrik, mekanis, fotolistrik dan lainnya yang disusun untuk melaksanakan fungsi-fungsi tertentu, yang mana kuantitas-kuantitasnya dinyatakan secara digital. Beberapa alat yang menggunakan sistem digital antara lain adalah komputer digital, kalkulator, volt meter digital dan mesin-mesin yang dikontrol secara numerik. Secara garis besar sistem digital memberikan keuntungan-keuntungan berupa kecepatan, kecermatan, kemampuan memori, tidak mudah terpengaruh oleh perubahan-perubahan karakteristik komponen sistem dan pada umumnya mampu digunakan pada rentang pemakaian yang lebih luas.

    1. Sistem Analog

Pada umumnya kuantitas-kuantitas fisik prinsipnya bersifat analog, pada sistem analog kuantitas-kuantitas berubah secara gradual pada suatu rentang kontinyu. Contoh-contoh sistem analog adalah komputer analog, sistem broadcast radio, dan rekaman pita audio. Pada siaran radio AM kita dapat menalakan radio kita pada setiap frekuensi sepanjang rentang band dari 535 K Hz sampai 1605 K Hz secara kontinyu.

    1. Sistem Hybryd

Kebanyakan sistem pengendalian pada proses industri adalah sistem hybryd, sistem ini merupakan gabungan dari kuantitas digital dan kuantitas analog. Pada sistem hybryd terjadi konversi terus menerus antara kuantitas digital dan analog. Dalam kenyataannya hampir semua kuantitas adalah bersifat analog yang kuantitas-kuantitasnya sering diukur dimonitor dan dikontrol. Sistem pengendalian proses industri yang mempunyai kuantitas-kuantitas seperti, temperatur, tekanan, permukaan cairan dan kecepatan aliran diukur dan dikendalikan dengan sistem hybryd yang memanfaatkan keuntungan-keuntungan dari sistem digital.

 

 z

Gambar 1.1. Diagram blok pengendalian sistem hybryd.

Gambar 1.1. menunjukkan diagram blok pengendalian sistem hybryd, input kuantitas analognya diukur, kemudian kuantitas analog diubah menjadi kuantitas digital oleh konverter analog ke digital. Selanjutnya kuantitas digital diproses oleh prosesor sentral. Hasil output dari prosesor sentral diubah kembali menjadi kuantitas analog oleh konverter digital ke analog untuk diumpankan ke rangkaian kontroler guna memberikan pengaruh pada pengaturan harga pada kuantitas analog asal yang telah ditetapkan.

1.5 Konsep Dasar Kuantitas-Kuantitas Biner

Kuantitas biner secara nyata pada rangkaian logika adalah saklar dua arah yang dipakai untuk menghidupkan dan mematikan lampu listrik. Dengan rangkaian ini kita dapat menyatakan setiap bilangan biner seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.2.a. yang menyatakan kuantitas biner 100102 . Contoh lain ditunjukkan pada gambar 1.2.b. lubang-lubamg pada kertas digunakan untuk menyatakan bilangan-bilangan biner, sebuah lubang adalah biner 1 dan tak berlubang biner 0.

 fff

Gambar 1.2. Switch atau saklar dan kertas berlubang yang menyatakan kuantitas biner.

Pada sistem digital elektronik informasi biner dinyatakan oleh sinyal-sinyal listrik yang terdapat pada input dan output dari rangkaian elektronik. Pada sistem ini biner 1 dan 0 dinyatakan dengan tegangan 0 volt atau 5 volt. Semua sinyal input dan output akan mempunyai harga 0 volt atau 5 volt untuk batas toleransi tertentu, seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.3.

 xvv

Gambar 1.3. Bentuk sinyal digital

Sensor

BAB I

SENSOR

1. Pendahuluan

  • Sensor (transducer) bertujuan untuk mengubah besaran fisik menjadi sinyal elektris.

  • Besaran yang paling banyak diukur : posisi, force, kecepatan, percepatan, tekanan, level, flow, temperature.

 

2. Spesifikasi Statik

  • Ditentukan oleh manufacturer melalui kalibrasi.

Error :

  • Definisi : perbedaan antara nilai variabel yang sebenarnya dan nilai pengukuran variabel.

  • Seringkali nilai sebenarnya tidak diketahui. Untuk kasus tersebut accuracy akan menunjukkan range/bound kemungkinan dari nilai sebenarnya.

Accuracy :

  • Istilah ini digunakan untuk menentukan error keseluruhan maksimum yang diharapkan dari suatu alat dalam pengukuran.

  • Accuracy biasanya diekspresikan dalam inaccuracy.

  • Beberapa jenis accuracy terhadap :

    1. Variabel yang diukur.

Misal : akurasi dalam pengukuran suhu ialah 2oC, berarti ada ketidak akuratan (uncertainty) sebesar 2oC pada setiap nilai suhu yang dikur.

    1. Prosentase dari pembacaan Full Scale instrumen.

Misal : akurasi sebesar 0.5% FS pada meter dengan 5 V Full Scale, berarti ketidakakuratan pada sebesar 0.025 volt.

    1. Prosentase span (range kemampuan pengukuran instrumen).

Misal : jika sebuah alat mengukur 3% dari span untuk pengukuran tekanan dengan range 20-50 psi, maka akurasinya menjadi sebesar (0.03) (50 – 20) = 0.9 psi.

Sensitivity

  • Definisi : perubahan pada output insrtumen untuk setiap perubahan input terkecil.

  • Sensitivitas yang tinggi sangat diinginkan karena jika perubahan output yang besar terjadi saat dikenai input yang kecil, maka pengukuran akan semakin mudah dilakukan.

  • Misalnya, jika sensitivitas sensor temperatur sebesar 5mV/oC berarti setiap perubahan input 1oC akan muncul output sebesar 5 mV.

Repeatibility

  • Definisi : pengukuran terhadap seberapa baik output yang dihasilkan ketika diberikan input yang sama beberapa kali.

  • Repeatibility vs Accuracy (lihat Gambar 3-3, “ICE”)

  • Persamaan : repeatibility =

Hysteresis

  • Definisi : perbedaan output yang terjadi antara pemberian input menaik dan pemberian input menurun dengan besar nilai input sama. (Lihat Gambar 3-6, “Industrial Control Engineering”)

  • Salah satu indikator repeatability.

Linearity

  • Definisi : hubungan antara output dan input dapat diwujudkan dalam persamaan garis lurus.

  • Linearitas sangat diinginkan karena segala perhitungan dapat dilakukan dengan mudah jika sensor dapat diwujudkan dalam persamaan garis lurus. (Lihat Gambar 3-3, “ICE”).

 

3. Spesifikasi Dinamis

  • Menunjukkan seberapa baik respon sensor terhadap perubahan pada inputnya secara kontinyu dan teratur.

  • Dilakukan dengan memberikan input step dan sinusoidal.

Input Step

  • Jika sensor berorde satu, parameter yang diamati : rise time, time constant, dan dead time. (Lihat Gambar 3-8 sampai 3.10, “ICE”)

    • Rise Time : waktu yang diperlukan agar output mencapai 10 – 90% dari respon penuh saat diberikan input step.

    • Time Constant : waktu yang diperlukan output untuk mencapai 63.2% dari nilai maksimal yang mungkin.

    • Dead time : waktu yang diperlukan output untuk mulai berubah.

  • Jika sensor berorde dua, parameter yang diamati : damping coefficient, resonant frequency, settling time, dan percent overshoot. (Llihat Gambar 3-11, 3-12, “ICE”)

    • Damping coeffecient dan resonant frequency menentukan bentuk dan waktu respon sensor.

    • Settling time adalah waktu yang diperlukan sampai terbentuk output yang diinginkan.

    • Percent Overshoot adalah besarnya lonjakan respons output dibanding kondisi stabil.

 

4. Pertimbangan dalam Desain

Misal : temperature transducer

  1. Identifikasi “natur” pengukuran

Tahap ini meliputi nilai nominal dan range pengukuran temperatur, kondisi fisik lingkungan dimana pengukuran dilakukan, kecepatan pengukuran yang diperlukan, dan lain-lain

  1. Identifikasi sinyal output yang dibutuhkan

Kebanyakan output yang dihasilkan sebesar : arus standar 4 – 20 mA atau tegangan yang besarnya diskalakan untuk mewakili range pengukuran temperatur. Mungkin ada kebutuhan lain sepertai isolasi impedansi output, dan lain-lain. Dalam beberapa kasus mungkin diperlukan digital encoding pada output.

  1. Memilih sensor yang tepat.

Berdasar langkah pertama, kita pilih sensor yang sesuai dengan spesifikasi : range dan lingkungan. Selanjutnya, harga dan ketersediaan sensor juga harus dipertimbangkan.

  1. Mendesain pengkondisi sinyal yang dibutuhkan.

Dengan pengkondisi sinyal, output dari transducer akan diubah menjadi bentuk sinyal output yang kita perlukan.

 

5. Macam – Macam Sensor

 

5.1. Sensor temperatur

Resistance Temperatur Detector

  • Sensor temperatur berdasar prinsip kenaikan resistansi logam (metal) yang sebanding dengan kenaikan temperatur.

  • Jenis – jenis metal : platinum (repeatable, sensitive, mahal), nikel (kurangrepeatable, kurang sensitive, murah), dan lain-lain.

Sensitivitas

  • Dilihat dari rasio perubahan pada tahanan dan temperatur.

  • Platinum : 0.004/oC, nikel : 0.005/oC.

Waktu respon

Sekitar 0.5 sampai 5 detik atau lebih. Kelambatan respon ini disebabkan kelambatan konduktivitas termal untuk membawa alat ke kondisi thermal equilibrium dengan lingkungannya.

Besarnya time constants berbeda untuk kondisi “free air” (respon lambat) dan kondisi oil bath(respon cepat).

 

Konstruksi

  • Berupa gulungan/belitan sejenis kawat dari logam tertentu.

  • Ada juga yang dilindungi oleh sheat atau protective tube yang sangat penting untuk lingkungan yang “tidak aman”, meski hal itu menaikkanwaktu respon.

Signal conditioning

  • Karena perubahan resistansi terhadap perubahan temperatur sangat kecil (0.4%), RTD biasanya digunakan dalam rangkaian jembatan. (Lihat Gambar 2.7, “PCIT”)

  • Supaya resistansi kabel tidak berubah saat resistansi RTD berubah, perlu ditambahkan compensation line.

Range

Range efektif RTD bergantung pada jenis kawat yang digunakan sebagai elemen aktif. Untuk jenis platinum rangenya –100oC sampai 650oC, sedang untuk jenis nikel rangenya dari –180oC sampai 300oC.

 

5.2 Sensor Posisi

Potentiometric

Sensor posisi paling sederhana dengan melibatkan perpindahan wiper pada potensiometer. Alat ini mengubah gerakan linear atau anguler menjadi perubahan resistansi yang dapat dikonversi secara langsung menjadi sinyal tegangan atau arus. Lihat Gambar 5.1, “PCIT”.

Linear Variable Differential Transformer (LVDT)

Prinsip kerja

  • Berdasar prinsip variable reluctance, dimana inti yang bergerak bertujuan untuk mengubah fluks magnetik diantara 2 gulungan kawat atau lebih. Lihat Gambar 5.8, “PCIT”.

  • Intinya berupa material transparan (permeable) yang dapat bergerak bebas melalui bagian tengah dari form. Coil primer dieksitasi oleh sumber tegangan ac. Fluks yang terbentuk oleh coil primer dihubungkan dengan 2 coil sekunder, menginuksikan tegangan ac pada masing – masing coil.

  • Ketika inti diletakkan di tengah, tegangan yang diinduksikan coil primer besarnya sama. Jika inti bergerak ke salah satu sisi, tegangan ac yang lebih besar akan diinduksikan ke coil yang dekat, sedangkan coil yang lain menerima induksi tegangan ac lebih kecil. Selain itu, juga terjadi perubahan fase tegangan yang berhubungan dengan arah gerakan inti.

  • Jika 2 coil sekuder dihubungkan secara seri, maka 2 tegangan akan dikurangkan, sehingga terbentuk selisih tegangan.

Signal Conditioning

  • Terdiri dari rangkaian pendeteksi fasa dari selisih tegangan coil sekunder.

  • Output berupa tegangan DC yang amplitudonya berhubungan dengan seberapa jauh perpindahan inti dan polaritasnya menunjukkan arah gerakan inti.

 

5.3 Sensor Strain

A. Metal Strain Gauges (SGs)

Prinsip kerja

  • Strain : hasil pemberian gaya atau tekanan pada benda padat/solid.

  • Sensor ini bekerja berdasar perubahan resistansi logam yang disebabkan logam tersebut berubah panjangnya.

Dimana : R = perubahan resistansi l = perubahan panjang

R0 = resistansi mula-mula l0 = panjang mula-mula

Instalasi

  • Cara memasang SG ini dilakukan dengan melekatkan kabel logam atau foil pada elemen yang akan diukur strainnya. Kemudian saat elemen tersebut ditekan dan berubah bentuk, maka SG juga akan berubah bentuk dan menghasilkan perubahan resistansi.

  • Spesifikasi SG diindikasikan oleh Gauge Factor

    • GF =

Dimana : = perubahan kecil pada resistansi gauge karena strain.

Strain = = perubahan kecil pada

Konstruksi

  • Berupa logam tipis yang dilekati elemen kabel atau foil.

  • Umumnya unidirectional, hanya memberi respon di salah satu arah saja.

Signal Conditioning

  • Menggunakan rangkaian jembatan karena perubahan resistansi yang kecil dan adanya efek temperatur

 

 

Sumber :

Process Control Instrumentation Technology”, Curtis D. Johnson

Industrial Control Engineering”, J. Michael Jacob

Clipper dan Clamper

PEMBAHASAN

DIODA PADA RANGKAIAN CLIPPER DAN CLAMPER

 

Diode adalah suatu elemen dasar dari piranti non linear. Diode telah di desain dengan benyak jenis dan digunakan secara luas dalam bentuk satu atau lainnya di hampir setiap cabang teknologi  kelistrikan. Diode merupakan suatu komponen yang memiliki aplikasi yang sangat banyak apalagi dalam suatu rangkaian, diode memiliki banyak sekali fungsi. Salah satunya adalah sebagai clipper dan clamper dalam rangkaian.

  1. Rangkaian Clipper

Salah satu aplikasi prinsipal diode adalah menghasilkan tegangan searah dari sumber tegangan bolak-balik. Rangkaian Cliiper digunakan untuk memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas level tertentu. Salah satu contoh rangkaian ini adalah penyearah setengah gelombang. Rangkaian penyearah setengah gelombang ini memotong atau menghilangkan sebagian sinyal masukan di atas atau di bawah level nol. Secara umum rangkaian clipper digolongkan menjadi dua yaitu rangkaian clipper seri dan clipper paralel.

  • Rangkaian Clipper Seri

Rangkaian clipper seri adalah rangkaian clipper yang diodenya berhubungan secara seri dengan beban. Rangkaian dasar dari clipper seri ini mirip dengan rangkaian penyearah setengah gelombang. Namun demikian rangkaian ini dapat dibuat dalam berbagai variasi. Berikut ini adalah petunjuk menganalisa rangkaian clipper seri :

   –     Perhatikan arah dioda, bila arah dioda ke kanan maka bagian positif dari sinyal input akan dilewatkan dan bagian negatif akan dipotong (clipper seri ini bersifat negatif).

  –          Bila arah doida ke kiri, maka bagian negatif dari sinyal input akan dilewatkan dan bagian positif akan di potong (clipper seri ini bersifat positif).

 –          Bila ada perhatikan polaritas baterai.

 –          Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol pada level baterai.

 –          Batas pemotongan sinyal sesuai dengan sinyal input.

             Gambar rangkaian clipper seri positif

 indedx

               Gambar rangkaian clipper seri negatif

  • iccndexRangkaian Clipper Paralel

       Rangkaian cliiper paralel adalah rangkaian clipper yang dodenya dipasang paralel dengan beban. Berikut adalah cara menganalisa rangkaian clipper paralel :

-          Perhatikan arah dioda, jika arah dioda ke bawah maka bagian positif dari sinyal input akan dipotong (rangkaian clipper paralel positif). Jika rah doida ke atas, kmaka bagian negatif dari sinyal input akan dipotong (rangkaian clipper paralel negatif).

-          Jika terdapat baterai, perhatikan polaritasnya.

-          Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol sesuai dengan input.

-          Batas pemotongan sinyal adalah pada level baterai.

            Gambar rangkaian clipper paralel positif

ss

 

            Gambar rangkaian clipper paralel negatif

u

         2. Rangkaian Clamper

                         Rangkaian clamper digunakan untuk menggeser suatu sinyal ke level DC yang lain. Rangkaian clamper harus mempunyai sebuah kapasitor, dioda, dan resistor. Selain ketiga komponen tersebut bisa juga menambahkan sebuah baterai untuk memperoleh pergeseran tegangan tambahan. Nilai R dan C harus dipilih  sedemikian rupa sehingga konstanta waktu RC cukup besar. Hal ini berguna agar kapasitor tidak membuang tegangan (discharge) pada saat diode mengalami periode non konduksi (off). Dalam analisis kapasitor kita anggap mengisis dan membuang semua dalam 5 kali konstanta waktu. Berikut adalah gambar rangkaian clamper sederhana :

 n

  • Gambar (a) adalah gambar gelombang kotak yang menjadi sinyal input rangkaian clamper.
  • Gambar (b) adalah gambar rangkaian pada saat 0 – T/2 sinyal input merupakan positif sebesar +V, sehingga dioda menghantar (ON). Kapasitor mengisi muatan dengan cepat melalui tahanan dioda yang rendah.
  • Gambar (d) adalah gambar pada saat sinyal output pada R adalah nol.
  • Gambar (e) adalah saat T/2 – T sinyal input berubah ke negatif sehingga dioda tidak menghantar (OFF).
  • Gambar (c) adalah kapasitor membuang muatan sangat lambat, karena RC dibuat cukup lama. Sehingga pengosongan tegangan ini tidak berarti dibanding dengan sinyal output. Sinyal output merupakan penjumlahan tegangan input –V dan tegangan pada kapasitor V, yaitu sebesar -2V. Pada gambar ini terlihat bahwa sinyal output merupakan bentuk gelombang kontak yang level DC nya sudah bergeser ke arah negatif sebesar –V.

Besarnya penggeseran pada rangkaian ini bisa juga divariasi dengan cara menambahkan sebuah baterai secara seri dengan diode. Disamping itu arah penggeseran juga bisa dibuat ke arah positif dengan cara membalik arah diode. Berikut adalah contoh rangkaian clamper negatif dan positif :

y

 

switch Case-Dasar Pemrograman Komputer-Laporan XI

LAPORAN

PRAKTIKUM XI

DASAR PEMPROGRAMAN KOMPUTER

RESISTOR

 

 

Oleh:

Nur Azizah Suwardi      (110534406834)

Sri Rahayu                     (110534406819)

 

 sdss

 

 

 

S1 PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

APRIL 2012


 1.      Dasar Teori

a)       Pernyataan Switch-Case

Bentuk dari switch – case merupakan pernyataan yang dirancangan khusus untuk menangani pengambilan keputusan yang melibatkan sejumlah atau banyak alternatif. Pernyataan switch – case ini memiliki kegunaan sama seperti if – else bertingkat, tetapi penggunaannya untuk memeriksa data yang bertipe karakter atau integer. Bentuk penulisan perintah ini sebagai berikut:

switch (ekspresi integer atau

karakter )

{

case konstanta-1 :

… perintah;

… perintah;

break;

case konstanta-2 :

… perintah;

… perintah;

break;

……

……

default :

… perintah;

… perintah;

}

Setiap cabang akan dijalankan jika syarat nilai konstanta tersebut dipenuhi dan default akan dijalankan jika semua cabang diatasnya tidak terpenuhi. Pernyataan break menunjukan bahwa perintah siap keluar dari switch. Jika pernyataan ini tidak ada, maka program akan diteruskan kecabang – cabang yang lainnya.

b)      Pernyataan Pow

Fungsi aritmatik dengan file header math.h ini digunakan untuk mencari xy

  1. 2.      Penyelesaian

a)      Algoritma

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)      Kode Program

 

#include <conio.h>

#include <iostream.h>

#include <stdio.h>

#include <iomanip.h>

#include <math.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

 

char lagi, g1 [10][10], g2 [10][10], g3 [10][10], g4 [10], g4new [10];

//int ng4 [5];

int i,n,j,k,r,temp, a[10],b, awal  [5], akhir [5], g1new [5], g2new [5], g3new [5], ng3 [10];

int g1a[10], g1b[10], g1c[10], g3c[100], pangkat[100], ohm[100], jml_g1_pangkt[100], g1d[100];//, g2a[10], g2b[10], g3a[10], g3b[10];

double rata, total;

 

char warna_g4()

{

   if (g4[i]==’A’||g4[i]==’a’)

       cout<<” Emas “;

   else if (g4[i]==’B’||g4[i]==’b’)

       cout<<” Perak “;

   else

       cout<<” Pilihan Hanya A dan B “;

   return 0;

}

 

char perubah_4()

{

   if (g4[i]==’A’||g4[i]==’a’)

       cout<<“5 %”;

   else if (g4[i]==’B’||g4[i]==’b’)

       cout<<“10 %”;

   else

       cout<<” Pilihan Hanya A dan B “;

   return 0;

}

 

char perubah_1()

{

   if (g1a[i]==0)

      cout<<” Hitam   “;

   else if (g1a[i]==1)

       cout<<” Coklat  “;

   else if (g1a[i]==2)

      cout<<” Merah   “;

   else if (g1a[i]==3)

      cout<<” Jingga  “;

   else if (g1a[i]==4)

      cout<<” Kuning  “;

   else if (g1a[i]==5)

      cout<<” Hijau   “;

   else if (g1a[i]==6)

      cout<<” Biru    “;

   else if (g1a[i]==7)

      cout<<” Ungu    “;

   else if (g1a[i]==8)

      cout<<” Abu-abu “;

   else if (g1a[i]==9)

      cout<<” Putih   “;

   else

       cout<<” Pilihan Hanya 0-9 “;

   return 0;

}

 

char perubah_2()

{

   if (g1b[i]==0)

      cout<<” Hitam   “;

   else if (g1b[i]==1)

       cout<<” Coklat  “;

   else if (g1b[i]==2)

      cout<<” Merah   “;

   else if (g1b[i]==3)

      cout<<” Jingga  “;

   else if (g1b[i]==4)

      cout<<” Kuning  “;

   else if (g1b[i]==5)

      cout<<” Hijau   “;

   else if (g1b[i]==6)

      cout<<” Biru    “;

   else if (g1b[i]==7)

      cout<<” Ungu    “;

   else if (g1b[i]==8)

      cout<<” Abu-abu “;

   else if (g1b[i]==9)

      cout<<” Putih   “;

   else

       cout<<” Pilihan Hanya 0-9 “;

   return 0;

}

 

char perubah_3()

{

   if (g1c[i]==0)

      cout<<” Hitam   “;

   else if (g1c[i]==1)

       cout<<” Coklat  “;

   else if (g1c[i]==2)

      cout<<” Merah   “;

   else if (g1c[i]==3)

      cout<<” Jingga  “;

   else if (g1c[i]==4)

      cout<<” Kuning  “;

   else if (g1c[i]==5)

      cout<<” Hijau   “;

   else if (g1c[i]==6)

      cout<<” Biru    “;

   else if (g1c[i]==7)

      cout<<” Ungu    “;

   else if (g1c[i]==8)

      cout<<” Abu-abu “;

   else if (g1c[i]==9)

      cout<<” Putih   “;

   else

       cout<<” Pilihan Hanya 0-9 “;

   return 0;

}

 

main ()

{

clrscr();

cout<<“Kode Warna resistor    : “<<endl;

cout<<“1. Coklat “<<endl;

cout<<“2. Merah  “<<endl;

cout<<“3. Jingga “<<endl;

cout<<“4. Kuning “<<endl;

cout<<“5. Hijau  “<<endl;

cout<<“6. Biru   “<<endl;

cout<<“7. Ungu   “<<endl;

cout<<“8. Abu-abu”<<endl;

cout<<“9. Putih  “<<endl<<endl;

cout<<“Kode Toleransi resistor:”<<endl;

cout<<“A. Perak  “<<endl;

cout<<“B. Emas   “<<endl<<endl<<endl;

 

cout<<“Masukan jumlah resistor  : “;cin>>n;

for(i=1;i<=n;i++)

{

 

       cout<<“Resistor ke – “<<i<<endl;

   l1:cout<<“Kode warna gelang 1 : “;cin>>g1[i];

                       if ((g1[i][10] >9)&&(g1[i][10] <0))

                                       {

                       cout<<“Maaf!!! nilai dalam Skala 0-9 \n”;

                                                       cout<<“silahkan ulangi lagi \n”;

                                                       goto l1;

                                       }

 

   l2:cout<<“Kode warna gelang 2 : “; cin>>g2 [i];

                       if ((g2[i][10] >9)&&(g2[i][10] <0))

                                       {

                                                       cout<<“Maaf!!! nilai dalam Skala 0-9 \n”;

                                                       cout<<“silahkan ulangi lagi \n”;

                                                       goto l2;

                                       }

 

   l3:cout<<“Kode warna gelang 3 : “;cin>>g3 [i];

                       if ((g3[i][10] >9)&&(g3[i][10] <0))

                                       {

                                                       cout<<“Maaf!!! nilai dalam Skala 0-9 \n”;

                                                       cout<<“silahkan ulangi lagi \n”;

                                                       goto l3;                                                                                                         

                                       }

 

   l4:cout<<“Kode warna gelang 4 : “;cin>>g4 [i];

                       if (g4[i]!= ‘A’ && g4[i]!=’a’ && g4[i]!=’B’ && g4[i]!=’b’)

                                       {

                                                       cout<<“Maaf!!! Pilihan Hanya A dan B\n”;

                                                       cout<<“silahkan ulangi lagi \n”;

                                                       goto l4;

                                       }

 

 

      g1a[i]=atoi(g1[i]);

      g1b[i]=atoi(g2[i]);

      g1c[i]=atoi(g3[i]);

       g3c[i]=(pow(10,g1c[i]));

      g1d[i]=(pow(10,(g1c[i]+1)));

 

      jml_g1_pangkt[i]=(g1a[i]*g1d[i]);

       pangkat[i]=(g1b[i]*g3c[i]);

      ohm[i]=(jml_g1_pangkt[i]+pangkat[i]);

}

cout<<“============================================================================”<<endl;

cout<<”                       PROGRAM HITUNG NILAI RESISTOR                              “<<endl;

cout<<“============================================================================”<<endl;

cout<<“—————————————————————————-“<<endl;

cout<<“No.  Gelang 1      Gelang 2      Gelang 3      Gelang 4   Nilai Ohm  Toleransi”<<endl;

cout<<“—————————————————————————-“<<endl;

 

for (j=n;j>=1;j–)

       {

                       awal[j]=ohm[j];

       }

for (j=n;j>=1;j–)

       {

       for (k=j;k>=1;k–)

   {

       if (ohm[j]<ohm[k])

                                       {

                                       temp=ohm[j];

                                       ohm[j]=ohm[k];

                                       ohm[k]=temp;

                       }

   }

}

for (j=n;j>=1;j–)

       {

                       for (k=n;k>=1;k–)

                                       {

                                       if (awal[j]==ohm[k])

                                                       {

                                                                       g1new[k]=g1a[j];

                  g2new[k]=g1b[j];

                  g3new[k]=g1c[j];

                  g4new[k]=g4 [j];

               }

                                       }

       }

 

for (i=0; i<n; i++)

{

       total=0;

       for (i=0; i<n; i++)

       total=total+ohm[i];

}

 

rata=total/n;

 

for (i=1;i<=n;i++)

       {

                       cout<<setiosflags(ios::left)<<setw(4)<<i;

       cout<<setprecision(2)<<setw(6)<<perubah_1();

       cout<<setprecision(2)<<setw(6)<<perubah_2();

       cout<<setprecision(2)<<setw(6)<<perubah_3();

       cout<<setprecision(2)<<setw(7)<<warna_g4();

       cout<<setprecision(2)<<setw(6)<<ohm[i];

       cout<<setprecision(2)<<setw(7)<<perubah_4()<<endl;

       }

 

cout<<endl;

getche();

}

 

c)      Tampilan

Fisika Teknik – Kapal Selam

BAB I

KAPAL SELAM

Tujuan Intruksional Khusus (TIK)

  1. Mahasiswa dapat mengetahui tentang definisi kapal selam.
  2. Mahasiswa dapat mengetahui tentang jenis-jenis kapal selam.
  3. Mahasiswa dapat mengetahui tentang bagian-bagian kapal selam.
  4. Mahasiswa dapat mengetahui tentang prinsip kerja dan cara kerja.
  5. Mahasiswa dapat mengetahui tentang sonar, radar, dan periskop.
  6. Mahasiswa dapat mengetahui tentang perancangan dan studi kasus.

 

1.1   Pengertian kapal selam

Kapal selam adalah kapal yang bergerak di bawah permukaan air, umumnya digunakan untuk tujuan dan kepentingan militer. Sebagian besar Angkatan Laut memiliki dan mengoperasikan kapal selam sekalipun jumlah dan populasinya masing-masing negara berbeda. Bentuknya dulu paun masih sangat sederhana (turtle).Selain digunakan untuk kepentingan militer, kapal selam juga digunakan untuk ilmu pengetahuan laut dan air tawar dan untuk bertugas di kedalaman yang tidak sesuai untuk penyelam manusia.

Penggunaan kapal selam dengan tujuan militer untuk menenggelamkan kapal musuh, pertama kali di uji coba pada 1776 oleh seorang pejuang kemerdekaan Amerika, David Bushnel. Lawannya adalah AL Kerjaan Inggris yang paling kuat di dunia. Tatkala Revolusi Amerika dimulai pada tahun itu, Inggris pun dengan kekuatan lautnya memblokade Amerika. Untuk menebus dan melawan blokade itulah Bushnell membuat kapal selam yang dinamainya Turtle.

Kapal selam kecil ini direncanakan untuk menyerang musuh dengan mendekatinya dari dalam air, lalu melekatkan peledak pada tubuh kapal lawan. Dengan memicu pemicu  ledak setelah 30 menit bom itu dilekatkan, diharapkan kapal selam kecil itu sudah menghindar cukup jauh apabila musuh mengejarnya.

Pada bulan Agustus 1776, kapal selam yang diawaki Sersan Ezra Lee tersebut di tugaskan untuk menyerang kapal perang Inggris HMS Eagle yang di lengkapi dengan 64  pucuk meriam, yang merupakan kapal bendera Laksamana Earl Howe. Kapal Perang ini bertugas memblokade New York.

Namun Ezra merupakan orang perama dalam sejarah yang menyerang musuh dengan kapal selam, tidak begitu beruntung. Karena orang inggris keburu mengetahui dan mengejarnya dengan sekoci. Ezra pun melepaskan peledaknya dan bom itu meletus di depan para pengejarnya sehingga Ezra berhasil Lolos.

Dua kali percobaan menyerang dengan kapal selam dilakukan lagi, tetapi gagal semua. Pada perang Inggris lawan Amerika tahun 1812-13, Bushnell mencoba menyerang lagi dengan dengan Turtle yang telah di tingkatkan. Sasaran kali ini frigat inggris HMS Ramillies yang berada di perairan Connecticut. Awak kapal selam ini berhasil merapat di bawah kapal inggris itu dan berusaha melubangi lunasnya untuk menempatkan peledak.

1.3 Jenis-jenis kapal selam

            1.3.1    Spoiler untuk Kilo Class:

Kapal selam buatan Rusia ini dibangun sekitar tahun 1980 dan banyak diekspor ke berbagai negara. Kapal selam berbobot 3000 ton jika menyelam ini di awaki oleh 60 orang kru. Kapal selam sepanjang 70 meter ini dilengkapi dengan dua generator diesel, motor elektrik dan baling-baling tunggal enam bilah. Kapal selam ini di persenjatai dengan enam tabung torpedo kaliber 21 inci dan mampu melaju 16 knots waktu menyelam, bila dipermukaan 12 knots

.

1.3.2    Spoiler untuk Tipe 209

Kapal selam buatan Jerman ini berbobot selam 1440, bobot permukaan 1320, dengan panjang 61 meter. Dengan mesin empat generator diesel MTU, sebuah motor elektrik dan baling-baling tunggal. Kapal selam yang dilengkapi dengan peluncur torpedo 21 inci ini mampu melaju di kedalaman dengan kecepatan 22 knot.

1.3.3    Spoiler untuk Typhoon Class

Di era tahun delapan puluhan kapal selam rusia ini menjadi kapal selam terbesar didunia. Bagai mana tidak, kapal selam yang diawaki oleh 150 kru ini berukuran super besar dengan panjang 170 meter dan bobot selam 30.000 ton. Kapal selam ini mampu melaju 24 knots karena dilengkapi dengan dua unit reaktor dengan dua

unit baling-baling. Dalam urusan persenjataan, kapal selam ini ditakuti karena dilengkapi dengan rudal balistik SS-N-20 Sturgeon yang mampu menghajar kota-kota penting di Amerika. Selain itu Kapal selam inijuga dilengkapi dengan delapan unit tabung torpedo.

 

1.3.4    Spoiler untuk Ohio Class

Untuk menandingi Rusia dalam bidang pertahanan, amerika pun menciptakan monster laut yang menakutkan juga. Kapal selam nuklir ini diawaki oleh 160 kru dan dilengkapi rudal balistik Trident yang sanggup menghantam kota-kota penting di Rusia.

Kapal berbobot selam 18.750 ton, dan panjang 170 meter dilengkapi dengan sebuah reaktor S8G dengan baling-baling tunggal sehingga mampu melaju dengan kecepatan sekitar 20 knots. Selain dilengkapi dengan 24 pelontar vertikal rudal balistik kapal selam ini juga dipersenjatai dengan empat tabung torpedo.

 

1.3.5    Kapal selam kelas virginia

Kapal Selam Kelas Virginia. Bisa jadi ikon tercanggih yang pantas di sandang kapal selam ini. Daya gempur dahsyat, kapabilitas pengumpul data intel jempolan, hingga desain dek terhitung revolusioner. Itulah kecanggihannya. Soal penugasan juga sama. Virginia jadi kapal selam pertama yang diracik sebagai wahana Multi misi, bisa beroperasi di wilayah pantai. Masuk dinas operasional AL AS tahun 2004, Dominasi Samudera dan pantai. Itulah konsep yang wajib diusung kapal selam Virginia. Ia pun di lengkapi dengan kesaktian mengumpulkan data intelejent, penggelaran pasukan khusus hingga menyerang target di darat.

1.3.6  Kapal Selam Nuklir

Kapal Selam Nuklir (KSN) pertama dibuat tahun 1951. Pelopor pembuatannya adalah seorang perwira AL Amerika Serikat, Kapt. Hyman G. Rickover . Karya pertama nya adalah: USS Nautilus (1951) Yang revolusioner dari KSN adalah penggunaan reaktor nuklir untuk membangkitkan tenaga gerak propeller dan pengisian (recharge) battere-battere yang akan digunakan oleh motor listrik. Jadi posisi mesin diesel diambil alih oleh Reaktor Nuklir Mini. Sedang motor listrik tetap dipertahankan. Keuntungan penggunaan tenaga nuklir sangat besar.
– Pertama, sistem pembangkit nuklir (reaksi fusi atom uranium) tidak lagi memerlukan sirkulasi udara. Bisa dilakukan dibawah air. Dengan demikian KSN tidak perlu lagi sering muncul ke permukaan. Sebuah KSN bisa mengelilingi dunia dalam tempo 2 bulan tanpa muncul kepermukaan.
– Kedua, hemat bahan kabar (uranium). KSN tidak perlu mengisi bahan bakar dalam waktu yang lama. KSN milik Amerika bisa beroperasi 25 tahun tanpa penggantian bahan bakar. Paling-paling yang diganti adalah battere (accu) yg udah soak .

 Cara kerja:
Yang jelas pada KSN tidak diberlakukan lagi prosedur pengalihan pembangkit dari Mesin diesel ke Mesin listrik seperti yg berlaku pada Kapal Selam Konvensional (KSK). Akan tetapi prinsip kerja timbul-tenggelam KSN masih sama dengan Kapal Selam Konvensional, yaitu dgn mekanisme pengisian dan pengosongan Ballast Tank. Prinsip ini dibuat pertama kali oleh Robert Fulton (1805)

  1. Reaktor nuklir menghasilkan panas yang diperoleh dari fusi atom Uranium.
  2. Panas yang dihasilkan didorong dan disalurkan ke ketel uap yang berisi air.
  3. Air yang ada dalam ketel uap mendidih sehingga mengeluarkan kekuatan tekanan uap yang sangat besar.
  4. Tekanan uap disalurkan ke dua sistem alat yaitu: A. Generator Turbo, yang menghasikan tenaga untuk kebutuhan reaktor dan B. Turbin Utama, untuk menghasilkan tenaga gerak Kapal dan pengisian battere.
  5. Sisa uap air yang mengalir secara terus-menerus dialirkan ke motor pendingin sehingga uap berubah wujud kembali menjadi air.
  6. Untuk selanjutnya air ini dialirkan kembali ke ketel uap. Begitu seterusnya

1.3.7 Kapal Selam Diesel Elektrik
Kapal selam diesel elektrik adalah sistem penggerak kapal selam tertua yang masih digunakan sampai saat ini. Sistem propulsi ini begitu handal sehingga negara pemilik kapal selam nuklir pun masih merasa perlu memiliki kapal selam diesel elektrik. Dari 5 negara pemilik kapal selam nuklir hanya Amerika Serikat yang tidak menggunakan sistem propulsi ini. Dalam keadaan tertentu , kapal selam jenis ini lebih mematikan daripada kapal selam nuklir.

1.4  Komponen pembentuk system kapal selam

ü  Bagian belakang

  1. Tabung baling-baling (Propulsor Duct)

Ini merupakan salah satu karakter khas Virginia yang paling gampang dikenali dari luar. Mereka menyebutnya dengan nama Propulsor Duct. Bila diartikan kurang lebih sama dengan tabung pelindung baling-baling propulsi kapal selam .

  1. Tanki Ballast/Trim

Tangki yang terletak di bagian depan dan belakang kapal berfungsi untuk menampung air ketika kapal akan menyelam. Sebaliknya agar bisa kembali ke permukaan maka kedua tangki tadi mesti di kosongkan.

Selain itu ada pula tangki yang bernama trims tanks, bagian tadi berguna untuk mengatur keseimbangan serta bobot saat menyelam.

 

ü  Bagian tengah           

  1. ASDS

Virginia juga di lengkapi dengan wahana bawah air ASDS (Advenced SEAL Delivery System) wahana ini berfungsi untuk menghantarkan pasukan khusus dalam operasi penyusupan pantai.

  1. Ruang Mesin

Terletak berdekatan dengan tangki adalah ruang mesin. Disinilah sebenarnya kelangsungan hidup kapal bergantung. Mulai dari sistem propulsi, pembangkitan listrik, sistem hydrolik, kompresor udara, sistem destilasi air laut, hingga pengondisian udara. Semuanya tumplek di ruang mesin.

  1. Ruang Kemudi

Dari namanya saja sudah bisa ditebak tugas yang musti di lakoni awak diruang ini. Benar, mereka bertugas untuk mengontrol kinerja turbin propulsi. Selain itu masih ada lahi. Kinerja generator listrik serta reaktor nuklir adalah tanggung jawab lain dari petugas di ruang kendali.

  1. Kompertemen reactor

Sumber pakan bagi propulsi kapal selam terletak pada kompartemen reaktor. Walau tak disebutkan tipe reaktor yang diadopsi, namun dipercaya Virginia mencomot reaktor nuklir paling canggih saat ini.

ü  Bagian depan

  1. Ruang Istirahat

Punya fasilitas permanen berupa tempat tidur bertingkat bagi 119 orang. Bila Virginia melakukan tugas khusus maka sebanyak 41 tempat tidur tambahan bisa dibuat pada ruang terpedo.

  1. Bagasi

Punya nama keren Lockout Trunk Virginia bakal menjadi kapal selam pertama yang dilengkapi dengan bagasi built in. Bukan untuk menampung barang bawaan, bagian ini dipakai untuk jalan keluar masuk pasukan khusus(Navy Seal) ke kapal selam. Sebanyak 9 orang pasukan bisa ditampung sekaligus pada ruang bertekanan ini.

  1. Komando Pengendali

Pemakaian teknologi fiber optik membuat desain ruang komando pengendali pada Virginia melenceng dari pakem sebelumnya. Sekarang ruang tersebut bisa di tempatkan pada dek tingkat kedua. Alasannya, kaalselam ini tak lagi memakai periskop konvensional. Revolusi lain yang diaplikasikan adalah soal tata ruang lega, dipenuhi dengan tampilan informasi berlayar lebar kini jadi karakternya. Semua dilakukan untuk memperlancar keputusan yang bakal diambil sang komandan.

  1. Masts

Mungkin lebih gamblang disebut sebagai antena pada kapal selam. Disini spesiasnya beragam tapi yang jelas semua berhubungan dengan perangkat elektronik. Tipe yang diusung Virginia adalah :

a)      ESM

Kepanjangan dari Elektronic Support Measures kalau di simak akan terdiri dari antena GPS dan penerima gelombang radar yang dipancarkan oleh pesawat, kapal permukaan, dan kapal selam

b)      Penerima Data

Antena Transmisi data berkemampuan tinggi

c)      Antena Multifungsi

Penerima gelombang radio dan antena transmisi

d)     Antena Pengatur Misi

Antena ini terhubung dengan pusat untuk melakukan aksi penugasan misi dalam kapal selam

e)      Antena Photonics

Terdapat kamera pengintai. Perangkat ini menggantikan periskop konvensional

  1. Ruangan Terpedo

Ruang terpedo, rudal, maupun ranjai dilontarkan dari empat tabung pengoprasiannya dilakukan dengan bantuan pompa turbin udara (ATP-Air Turbine Pump) pompa ini memaksa air untuk masuk ke dalam tabung pelontar sesaat sebelum peluncuran. Begitu ada perintah penembakan maka senjata tadi akan melesat meninggalkan kapal selam setelah melalui pintu putar.

  1. Penyerang Darat

Selain tabung terpedo , Virginia juga dilengkapi dengan selusin sistem pelontar vertikal (VLS-Vertikal Launcing System). Dengan tabung pelontar beraliran VLS maka kapal selam ini juga punya kemampuan serang darat.

  1. Lambung

Metal berkualitas nomor wajhid merupakan bahan dasar lambung Virginia. Tak dijelaskan tipikal metal yang dipakai. Namun yang jelas bahan tadi mesti bisa menahan tekanan hingga kedalaman laut 800 kaki. Selain metal juga ditempeli dengan lapisan semacam karet.

  1. Kubah Hidung

Kubah pada bagian hidung Virginia terbuat dari bahan komposit. Dengan demikian maka gelombang suara bisa menerobos hingga bola sonar

  1. Bola Sonar

Piranti Hydrophone diletakkan pada bola sonar. Punya sisitem kerja pasif, alat ini bisa mendeteksi gelombang suara yang dihasilkan oleh suatu benda dari jarak bermil-mil.

  1. Sonar

Kalau makhluk hidup mempunyai indera keenam, maka ia pantas menyendang predikat luar biasa. Nah, bila disimak Virginia punya indera pengendus sebanyak tujuh buah indera pengendus indera pengendus ini biasa disebut sonar ini tersebar di sekujur tubuhnya mulai dari bagian dagu, menara, bagian bawah hingga buntut kapal. Dari sekian banyak perangkat, sonar dibagian dagu yang terhitung jadi barang baru. Dengan alat tadi maka awak Virginia bisa tahu karakter dasar samudera hingga posisi ranjau laut dengan akurat.

 

1.5   Teori Fisika

  1. Hukum Archimedes

Hukum Archimedes menyatakan sebagai berikut, Sebuah benda yang tercelup sebagian atau seluruhnya ke dalam zat cair akan mengalami gaya ke atas yang besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkannya.

Sebuah benda yang tenggelam seluruhnya atau sebagian dalam suatu fluida akan mendapatkan gaya angkat ke atas yang sama besar dengan berat fluida fluida yang dipindahkan. Besarnya gaya ke atas menurut Hukum Archimedes ditulis dalam persamaan :

Fa = ρ v g
Keterangan :
Fa = gaya ke atas (N)
V = volume benda yang tercelup (m3)
ρ = massa jenis zat cair (kg/m3)
g = percepatan gravitasi (N/kg)

Hukum ini juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat diturunkan dari hukum newton juga.
– Bila gaya archimedes sama dengan gaya berat W maka resultan gaya =0 dan bendamelayang .
– Bila FA>W maka benda akan terdorong keatas akan melayang
– Bila FA<W maka benda akan terdorong kebawah dan tenggelam

  • Jika rapat massa fluida lebih kecil daripada rapat massa balok maka agar balok berada dalam keadaan seimbang,volume zat cair yang dipindahkan harus lebih kecil dari pada volume balok.Artinya tidak seluruhnya berada terendam dalam cairan dengan perkataan lain benda mengapung. Agar benda melayang maka volume zat cair yang dipindahkan harus sama dengan volume balok dan rapat massa cairan sama dengan rapat rapat massa benda.
  • Jika rapat massa benda lebih besar daripada rapat massa fluida, maka benda akan mengalami gaya total ke bawah yang tidak sama dengan nol. Artinya benda akan jatuh tenggelam.
    Berdasarkan Hukum Archimedes, sebuah benda yang tercelup ke dalam zat cair akan mengalami dua gaya, yaitu gaya gravitasi atau gaya berat (W) dan gaya ke atas (Fa) dari zat cair itu. Dalam hal ini ada tiga peristiwa yang berkaitan dengan besarnya kedua gaya tersebut yaitu seperti berikut.
  •  Tenggelam
    Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan tenggelam jika berat benda (w) lebih besar dari gaya ke atas (Fa).

w > Fa
ρb X Vb X g > ρa X Va X g
ρb > ρa

Volume bagian benda yang tenggelam bergantung dari rapat massa zat cair (ρ)

  •  Melayang

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan melayang jika berat benda (w) sama dengan gaya ke atas (Fa) atu benda tersebut tersebut dalam keadaan setimbang

w = Fa
ρb X Vb X g = ρa X Va X g
ρb = ρa

Pada 2 benda atau lebih yang melayang dalam zat cair akan berlaku :

(FA)tot = Wtot
rc . g (V1+V2+V3+V4+…..)  =  W1 + W2 + W3 + W4 +…..

  • Terapung

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair akan terapung jika berat benda (w) lebih kecil dari gaya ke atas (Fa).

w = Fa
ρb X Vb X g = ρa X Va X g
ρb < ρa

Misal : Sepotong gabus ditahan pada dasar bejana berisi zat cair, setelah dilepas, gabus tersebut akan naik ke permukaan zat cair (terapung) karena :

FA > W
rc . Vb . g  >  rb . Vb . g
rc $rb

Selisih antara W dan FA disebut gaya naik (Fn).

Fn =  FA – W

Benda terapung tentunya dalam keadaan setimbang, sehingga berlaku :

FA’ = W
rc . Vb2 . g  =  rb . Vb . g

FA’ = Gaya ke atas yang dialami oleh bagian benda yang tercelup di dalam zat cair.
Vb1 = Volume benda yang berada dipermukaan zat cair.
Vb2 =    Volume benda yang tercelup di dalam zat cair.
Vb = Vb1 + Vb 2
FA’  =  rc . Vb2 . g

Berat (massa) benda terapung = berat (massa) zat cair yang dipindahkan

  • Daya apung (bouyancy) ada 3 macam, yaitu :
    1. Daya apung positif (positive bouyancy) : bila suatu benda mengapung.
    2. Daya apung negatif (negative bouyancy) : bila suatu benda tenggelam.
    3. Daya apung netral (neutral bouyancy) : bila benda dapat melayang.
  • Bouyancy adalah suatu faktor yang sangat penting di dalam penyelaman. Selama
    bergerak dalam air dengan scuba, penyelam harus mempertahankan posisi neutral
  • Konsep Melayang, Tenggelam dan Terapung.
  • Kapankah suatu benda dapat terapung, tenggelam dan melayang
    à Benda dapat terapung bila massa jenis benda lebih kecil dari massa jenis zat cair.
    à Benda dapat melayang bila massa jenis benda sama dengan massa jenis zat cair.
    à Benda dapat tenggelam bila massa jenis benda lebih besar dari massa jenis zat cair.
  • Hidrostatika Kapal Selam

Kapal selam adalah rekayasa teknologi perkapalan yang merupakan salah satu jenis kapal khusus yang memiliki kemampuan menyelam dan beroperasi dibawah permukaan air dalam kedalaman tertentuyang dapat disesuaikan.

Dalam hidrostatika kapal selam, hal-hal yang perlu dipelajari antara lain adalah masalah berat dan buoyancy, serta factor yang mempengaruhi statika kapal selam.

èBerat dan buoyancy

Gaya angkat (buoyancy) ataupun gaya berat ditentukan dengan persamaan berikut :

F = mg

F = gaya berat/gaya angkat

m = masa (kg)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

Study tentang hukum dasar pengapungan (benda-benda yang mengapung) perlu dikaji kembali terutama beberapa pengertian dasar, diantaranya :

a. Displacement

Yaitu berat air yang diindahkan badan kapal yang tercelup kedalam air, nilai displecement secara normal sama dengan daya dorong keatas benda.

b. Volume displacement

Yaitu volume air yang diindahkan oleh badan kapal yang tercelup kedalam air, saat kapal selam berada dibawah permukaan air volume displacement sama dengan volume badan kapal.

Jika dikehendaki menenggelamkan keseluruhan badan kapal, harus dilakukan penisian air kedalam tangki yang nilainya sama dengan daya apung cadangan.

c. Kapal selam mengapung dengaan trim selam (diving trim).

Saat permukaan air (W) berat pada kapal selam sama dengan (B) buoyancy total, keduanya bekerja pada garis yang sama, pusat gravitasi diasumsikan berada diatas titik B.

d. Kapal mengapung

Pengoperasian ini hanya dilakukan dengan mendorong air keluar dari tangki-tangki ballast, hal ini dilakukan untuk mengurangi nilai w, dan kapal akn mendapat gaya buoyancy positif, yaitu Bs akan lebih besar dari Ws , ketidak seimbangan antara berat dan gaya apung tersebut akan menyebabkan kapal terdorong naik ke permukaan, sebagaimana sebelum kapal menyelam, dan nilai W dan B kembali sama.

èTekanan Hydrostatik

Boyle merumuskan, tekanan Hydrostatik pada kedalaman tertentu berbanding lurus dengan kedalaman, hal ini dapat dirumuskan sebagai berikut :

P = (1+h/10)……………………………….(2.2)

Dimana :

P = tekanan Hydrostatik

h = kedalaman benda

sedangkan pada tahun 1900, Allowed menuliskan hubungan antara kedalaman, tekanan dan volume gas pada sebuah tabel.

Tabel 2.1 Tabel Tekanan Hydrostatic

Kedalaman (m) Tekanan (bar) Volume (L)
Permukaan 1 1,0
10 2 0,5
20 3 0,33
30 4 0,25
40 5 0,2
50 6 0,16

 

èHukum Pascal

Menurut Hukum Pascal, tekanan zat cair dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama rata.

Ketika pengisap kecil kamu dorong maka pengisap tersebut diberikan gaya sebesar F1 terhadap luas bidang A1, akibatnya timbul tekanan sebesar p1. Menurut Pascal, tekanan ini akan diteruskan ke segala arah dengan sama rata sehingga tekanan akan diteruskan ke pengisap besar dengan sama besar. Dengan demikian, pada pengisap yang besar pun terjadi tekanan yang besarnya sama dengan p1. Tekanan ini menimbulkan gaya pada luas bidang tekan pengisap kedua (A2) sebesar F2 sehingga kamu dapat menuliskan persamaan sebagai berikut.

 

 

 

Jadi, gaya yang ditimbulkan pada pengisap besar adalah:

 

 

 

Dari Persamaan dapat disimpulkan bahwa untuk mendapatkan efek gaya yang besar dari gaya yang kecil, maka luas penampangnya harus diperbesar.

 

Baling-baling pada kapal selam

Baling-baling (propeller) adalah Alat untuk menghasilkan gaya dorong yang sekarang paling banyak dipakai

Baling-baling diputar dengan poros yang digerakkan oleh penggerak utama dalam Kamar Mesin

 

Jenis baling-baling

  • • Baling-baling dengan daun tetap terbuka (fixed pitch propeller)
  • • Baling-baling dengan daun tetap dengan selubung (nozzle)
  • • Baling-baling dengan daun dapat diputar (controllable pitch propeller)
  • • Selain itu masih ada alat-alat pendorong yang lain

 

Merancang baling-baling

 

Ada beberapa cara untuk merancang baling-baling

Melakukan uji coba model baling-baling di terowongan kavitasi (cavitation tunnel)

Memakai hasil seri model (puluhan model baling-baling ditarik pada berbagai kecepatan dll) dalam bentuk grafik

Memakai rumus pendekatan yang didapat dari statistik (dengan regresi)

Memakai perhitungan Computational Fluid Dynamics (CFD)

Kerugian (losses)

Tidak semua gaya dorong yang dihasilkan oleh baling-baling, terpakai untuk mendorong kapal karena ada kerugian pada baling-baling

Poros baling-baling mempunyai bantalan dan pengedap (seal) yang juga mengakibatkan kerugian karena gesekan

Tidak semua enersi hasil pembakaran bahan bakar diubah menjadi daya pada poros keluaran penggerak utama

Cavitation

Jika perancangan baling-baling tidak benar, akan terjadi kavitasi yaitu terbentuknya gelembung uap air yang dapat mengakibatkan berkurangnya gaya dorong yng dihasilkan baling-baling dan dapat merusak baling-baling

 

èmomentum dan impuls

Momentum juga dinamakan jumlah gerak yang besarnya berbanding lurus dengan massa dan kecepatan benda.

Suatu benda yang bermassa m bekerja gaya F yang konstan, maka setelah waktu Dt benda tersebut bergerak dengan kecepatan :

 

vt = vo + a . Dt

vt = vo + . Dt

 

F . Dt = m . vt – m.vo

 

Besaran F. Dt disebut : IMPULS sedangkan besarnya m.v yaitu hasil kali massa dengan kecepatan disebut : MOMENTUM

 

m.vt  = momentum benda pada saat kecepatan vt

m.vo = momentum benda pada saat kecepatan vo

 

è Hukum Boyle

Persamaan matematis untuk Hukum Boyle adalah:

 

dimana:

p berarti sistem tekanan.

V berarti volume udara.

k adalah jumlah konstan tekanan dan volume dari sistem tersebut.

Selama suhu tetap konstan, jumlah energi yang sama memberikan sistem persis selama operasi dan, secara teoritis, jumlah k akan tetap konstan. Akan tetapi, karena penyimpangan tegak lurus diterapkanm, kemungkinan kekuatan probabilistik dari tabrakan dengan partikel lain, seperti teori tabrakan, aplikasi kekuatan permukaan tidak mungkin konstan secara tak terbatas, seperti jumlah k, tetapi akan mempunyai batas dimana perbedaan jumlah tersebut terhadap a.

Kekuatan volume v dari kuantitas tetap udara naik, menetapkan udara dari suhu yang telah diukur, tekanan p harus turun secara proporsional. Jika dikonversikan, menurunkan volume udara sama dengan meninggikan tekanan.

Hukum Boyle biasa digunakan untuk memprediksi hasil pengenalan perubahan, dalam volume dan tekanan saja, kepada keadaan yang sama dengan keadaan tetap udara. Sebelum dan setelah volume dan tekanan tetap merupakan jumlah dari udara, dimana sebelum dan sesudah suhu tetap (memanas dan mendingin bisa dibutuhkan untuk kondisi ini), memiliki hubungan dengan persamaan:

 

Hukum Bernaulli

Digunakan untuk mengisi dan mengosongkan tabu8ng air pada kapal selam. Dengan rumus :

 

 

 

 

Keterangan :

P1 : tekanan pada ujung 1, satuannya Pa
P2 : tekanan pada ujung 2, satuannya Pa
v1 : kecepatan fluida pada ujung 1, satuannya m/s
v2 : kecepatan fluida pada ujung 2, satuannya m/s
h1 : tinggi ujung 1, satuannya m
h2 : tinggi ujung 2, satuannya m

 

1.6  Prinsip Kerja

” Gaya apung yang dialami oleh sebuah benda yang berada di sebuah fluida, adalah sama dengan berat fluida yang dipindahkan. “

Diformulasikan sebagai :

Fa = ρ * V * g

Pada pembuatan kapal selam, berat netto kapal dibuat dalam kondisi mengapung, seperti pada kapal2 yang lain. Bedanya pada kapal selam, dibuat konstruksi rongga di bagian kulitnya. Fungsinya untuk pengisian air sehingga menambah berat kapal, sesuai dg kaidah Archimedes.

Apabila berat kapal lebih besar dari berat air yang dipindahkan, maka kapal akan tenggelam. Berat air yang dipindahkan ini adalah setara dengan Volume geometri luar kapal dikalikan dengan massa jenis air laut dan dikalikan dengan percepatan gravitasi bumi g.

Untuk muncul kembali ke permukaan laut, air yang ada dalam rongga kapal dipompa kembali keluar, bersamaan diisi dengan udara untuk menghidari Implosion akibat perbedaan tekanan luar kapal dan dalam kapal. Implosion (akibat dari efek vacuum) adalah kebalikan dari eksplosion.

Konstruksi kapal2 selam sekarang ini (terutama kapal2 militer) mempunyai jelajah “aman” sedalam sampai 200 – 300 meter atau setara dengan beban tekanan kurang lebih 20 – 30 bar.Sedangkan submarine untuk tujuan Riset mampu menyelam sampai kedalaman 10.000 meter.

 

1.7  Cara Kerja

 

Di dalam kapal selam terdapat kompresor udara yang fungsinya dapat memampatkan udara. Ketika mengapung, sebagian besar badan kapal selam diisi udara sehingga secara keseluruhan ρ(massa jenis) kapal lebih kecil dari ρ(massa jenis) air laut dan meyebabkan ia bisa mengapung.

Kemudian jika kapal selam ingin lebih tenggelam, udara tadi dikeluarkan dan air laut disekitarnya dimasukkan sehingga ρ (massa jenis) kapal secara keseluruhan lebih besar dari ρ (massa jenis) air laut. Dan jika kapal selam ingin mengapung lagi maka air laut tadi dikeluarkan dan digantikan dengan udara dari kompresor.

 

1.8  Prinsip Kerja Sonar

Sonar (Singkatan dari bahasa Inggris: sound navigation and ranging), merupakan istilah Amerika yang pertama kali digunakan semasa Perang Dunia, yang berarti penjarakan dan navigasi suara, adalah sebuah teknik yang menggunakan penjalaran suara dalam air untuk navigasi atau mendeteksi kendaraan air lainnya. Sementara itu, Inggris punya sebutan lain untuk sonar, yakni ASDIC (Anti-Submarine Detection Investigation Committee).

Contoh sebuah kapal konventional melepas sinyal ke dalam air, maka pantulan akan memberikan efek Echo (gema) dan mengembalikannya kepada sistem penerima (receiver) nah setelah itu sistem penerima tadi melakukan kalkulasi mengenai jarak objek dari lokasi kapal dan juga informasi informasi yang dibutuhkan lain nya, seperti pemetaan laut ( pengukuran laut, topografi laut, dll). Sebuah sonar terdiri dari sebuah pemancar, transducer, penerima/receiver, dan layar monitor.

 

 Skema sederhana bagaimana sebuah sistem sonar berkerja

Animasi sederhana bagaimana sebuah sistem sonar berkerja

 

Dengan mengetahui kecepatan gelombang media yang diukur dan dengan menggunakan persamaan

s = v ( ½ t), maka kita akan mendapatkan jarak yang diukur. Faktor setengah di depan t, di atas menyatakan setengah waktu tempuh dari sonar ke tempat pemantulan dan kembali ke sonar. Dengan ungkapan lain, waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk merambat dari sonar ke tempat pemantulan.

Pada awalnya Sonar hanya memiliki sistem Sonar pasif, di mana tidak ada sinyal yang dikirim keluar. Namun seiring kemajuan teknologi dan kebutuhan hadirlah Sonar aktif yang mana sinyal yang dikirim bisa diterima kembali. Frekuensi yang digunakan oleh sonar berada pada daerah ultrasonic, yaitu di atas 20.000 hertz. Karena frekunsi tersebut tidak dapat didengar dan panjang gelombang pada daerah ultrasonic pada daerah ultrasonic sangat kecil sehingga difraksi yang terjadi juga semakin kecil, dan gelombang tidak akan menyebar. Kecilnya panjang gelombang yang digunakan, juga dapat digunakan untuk mendeteksi benda-benda yang kecil pula.

Teknologi terisnpirasi dari mamalia laut dan dikembangkan menjadi sebuah teknologi yang namanya Sonar

 

1.10 Periskop

Periskop adalah alat yang digunakan kapal selam untuk melihat keadaan di atas permukaan air (bisa juga digunakan dalam kegiatan lain tapi yang paling sering dan umum yaitu di kapal selam)

Prinsip kerja alat ini memanfaatkan sifat permukaan cermin yang memantulkan 4% intensitas caaya yang jatuh tegak lurus. Untuk mencapai angka pelemahan sebesar 50,000 kali atau lebih, hars digunakan pantulan dari beberapa kaca secara berturut-turut. Dalam alat yang ditunjukkan gambar 4 digunakan pelat gelas yang permukaan belakangnya dihitamkan dengan cat. Apabila cahaya dibiarkan jatuh dengan sudut 45o, setelah lima kali pemantulan pantulan intensitas cahaya tinggal 3.3 x 10-6 dibandingkan harga semula. Kelima pelat gelas disusun membentuk semacam periskop yang kompak seperti pada gambar 4. Lubang tempat masuknya cahaya ditutup dengan pelat gelas yang tebal (5 mm) sebagai pengaman tambahan terhadap sinar-sinar ultra violet (pancaran ini tidak dapat menembus gelas).

1.13  Studi Kasus

1.

 

m = 10 ton                                di sini kapal masih mengapung karena r kapal < r air

V kapal = 146,16                untuk keadaan tenggelam maka tangki yang berisi  udara di isi oleh air sebanyak

r =  , r =                    r air = 1000

r kapal selam = 68,41          = volume air yang harus ditambahkan

= 10  atau 10.000 liter

 

2.  Sebuah kapal selam berada 20 m di bawah permukaan air laut (massa jenis air laut = 1050 kg/m^3). Jika tekanan atmosfer sama dengan tekanan hidrostatis air laut pada kedalaman 10 m dan g = 10 m/s^2, maka tekanan mutlak yang dialami kapal selam itu adalah… Pa

Jawab :

Tekanan mutlak = Tekanan atmosfer di permukaan air + tekanan hidrostatis

 

tekanan atmosfer sama dengan tekanan hidrostatis air laut pada kedalaman 10 m

Patmosfer = ρ g h = 1050 * 10 * 10 = 105 000 Pa

 

P hidrostatis pada 20 m = ρ g h = 1050 * 10 * 20 = 210 000 Pa

 

Tekanan mutlak = Tekanan atmosfer di permukaan air + tekanan hidrostatis

P = Patmosfer + P hidrostatis pada 20 m

P = 105 000 + 210 000 = 315 000 Pa