Apa Itu Aktuator? Definisi, Fungsi, Jenis dan Kelebihan Kekurangan

Bengkeltv.id – Apa Itu Aktuator? Definisi, Fungsi, Jenis dan Kelebihan Kekurangan. Aktuator merupakan perangkat yang mengubah berbagai bentuk energi menjadi gerakan fisik. Perangkat ini menerima energi dari sumbernya dan mengubahnya menjadi gerakan yang memacu pergerakan objek di mana aktuator tersebut terpasang. Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi pengertian aktuator serta berbagai jenisnya, seperti aktuator pneumatik, hidrolik, listrik, dan termal.

Apa Itu Aktuator?

Aktuator adalah perangkat mekanis yang mengubah energi listrik atau fluida menjadi bentuk lain seperti kecepatan, menggunakan prinsip elektromagnetik, sehingga dapat menghasilkan energi kinetik. Energi kinetik ini digunakan untuk menggerakkan atau mengendalikan suatu mekanisme atau sistem.

Umumnya, aktuator diaktifkan melalui lengan mekanik yang digerakkan oleh motor listrik. Perangkat mekanis ini dikendalikan oleh sistem otomatis yang telah diprogram di dalam mikrokontroler. Aktuator dapat melakukan berbagai tugas setelah menerima perintah dari pengendali, yang bertanggung jawab mengoperasikan aktuator.

Sebagai contoh, dalam sebuah robot pencari cahaya, sensor akan memberikan informasi kepada pengendali yang kemudian akan mengarahkan aktuator menuju sumber cahaya.

Secara sederhana, aktuator adalah mesin mekanis yang dapat membuka dan menutup katup secara otomatis tanpa campur tangan manusia. Jika dilakukan secara manual, seseorang harus mengatur katup dengan mekanisme pengarahannya. Apabila terjadi masalah dalam pengendalian, aktuator dapat dioperasikan menggunakan tenaga, tekanan hidrolik, atau listrik. Salah satu contoh aktuator yang dapat membuka dan menutup katup adalah katup globe.

Sejarah Aktuator

Aktuator telah ada selama lebih dari 100 tahun, dan nama mereka berasal dari fungsi utama yang mereka lakukan, yaitu “mengaktifkan” sesuatu. Mereka bertugas untuk menggerakkan objek dengan cara membuka atau menutup, mendorong atau menarik, mengangkat atau menjatuhkan, dan sebagainya.

Salah satu jenis aktuator yang paling umum yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah aktuator solenoida, yang digunakan untuk mengunci dan membuka pintu mobil, atau aktuator linier listrik yang digunakan untuk membuka dan menutup bagasi mobil.

Ini adalah jenis aktuator elektro-mekanis yang sangat umum digunakan dan terintegrasi secara luas dalam rutinitas sehari-hari kita. Sebelum listrik ditemukan, aktuator ini masih ada, tetapi mereka dikendalikan oleh manusia, seperti penggunaan kait pada pintu.

Fungsi Aktuator

Dalam sistem pengendalian, peran aktuator adalah untuk memperkuat sinyal kontrol yang berasal dari pengendali sehingga menghasilkan sinyal yang memiliki daya yang lebih besar sesuai dengan kebutuhan.

Selain itu, aktuator juga berfungsi sebagai penggerak atau pengendali dalam suatu sistem mekanis. Aktuator ini dioperasikan melalui mekanisme lengan yang digerakkan oleh motor listrik. Sistem pengendalian otomatis yang telah diprogram bertanggung jawab mengendalikan aktuator ini melalui mikrokontroler.

Sebagai contoh, dalam sebuah rangkaian motor listrik yang digunakan untuk menggerakkan sebuah konveyor, aktuator berperan sebagai pengontrol sistem. Konveyor ini adalah perangkat yang digunakan untuk memindahkan barang.

Biasanya, dalam industri, untuk mengaktifkan dan mematikan motor yang menggerakkan konveyor dalam sistem otomasi, digunakan relay atau kontaktor sebagai saklar. Jadi, ketika relay aktif, motor akan menyala, dan ketika relay tidak aktif, motor akan mati.

Prinsip Kerja Aktuator

Dari sudut pkalianng rekayasa sistem, fungsi dari setiap produk rekayasa dapat dikategorikan ke dalam tiga kategori berbeda: pengumpulan input, pemrosesan, dan penghasilan output.

Pada sistem elektromekanis, input dideteksi dan diukur oleh sebuah komponen yang disebut sensor. Tugas utama sensor adalah mengambil sampel sinyal yang tersedia dan mengubahnya menjadi bentuk yang dapat dimengerti oleh sistem. Selanjutnya, sistem akan memproses informasi tersebut dan membuat keputusan mengenai respons yang diperlukan. Namun, bagaimana sebenarnya sistem ini merespons?

Jawabannya adalah melalui bantuan aktuator. Biasanya, aktuator terdiri dari:

Sumber energi: Sumber energi memberikan kemampuan kepada aktuator untuk melakukan pekerjaan. Aktuator menggunakan energi listrik atau mekanik dari sumber eksternal untuk menjalankan operasinya. Energi yang tersedia untuk aktuator dapat diatur atau tidak diatur, tergantung pada peran aktuator dalam sistem.
Konverter daya: Jika sumber energi yang diberikan kepada aktuator tidak sesuai atau tidak teratur, maka diperlukan peralatan tambahan untuk mengaturnya dan mengubahnya menjadi bentuk yang cocok untuk tindakan aktuasi. Contohnya adalah katup hidrolik atau konverter daya elektronik solid-state yang digunakan dalam aktuator industri.
Pengendali: Selain memungkinkan pengoperasian konverter daya, unit pengendali bertanggung jawab untuk menghasilkan sinyal penggerak. Pada beberapa sistem, ini juga menyediakan antarmuka bagi pengguna untuk memberikan input atau memantau status sistem.
Beban: Sistem mekanis yang terpasang pada aktuator dan menggunakan gerakan aktuator disebut sebagai beban. Karakteristik seperti gaya/torsi dan kecepatan biasanya diatur dengan cermat sebelum menghubungkan aktuator dengan beban.

Dimana Aktuator digunakan?

Terdapat lebih dari 50 aktuator yang digunakan dalam mobil modern, membuat mobil menjadi kendaraan dengan jumlah aktuator terbanyak yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Mobil menggunakan aktuator ini pada berbagai komponen seperti injektor bahan bakar, katup untuk pasokan dan pengelolaan bahan bakar, sistem pemanas dan pendingin, bahkan sistem hiburan dapat memanfaatkannya untuk mengendalikan speaker, layar GPS, dan berbagai fungsi lainnya.

Jenis-Jenis Aktuator

Terdapat beragam jenis aktuator mekanik berdasarkan fungsi masing-masingnya. Berikut adalah ulasan mengenai jenis-jenis aktuator dan penjelasannya.

1. Aktuator Diafragma dan Pegas

Pegas dan Aktuator diafragma adalah salah satu jenis aktuator yang berfungsi untuk mendorong batang aktuator ke bawah dengan menggunakan udara dari wadah diafragma. Proses ini dikenal sebagai direct-acting. Hasil dari sistem ini adalah kompresi udara. Ini terjadi ketika pasokan tekanan berkurang, sehingga mendorong batang penggerak kembali.

Keuntungan dari proses direct-acting adalah biayanya yang lebih rendah dibandingkan dengan jenis aktuator lainnya. Hal ini karena alat ini dapat melakukan proses penggerakan tanpa adanya positioner. Namun, kelemahan aktuator ini terletak pada ukurannya yang besar, bobot yang berat, dan kemampuan output yang terbatas.

2. Aktuator Diafragma dan Pegas Bertekanan Tinggi

Berbeda dengan aktuator sebelumnya, penggunaan pegas pada aktuator ini adalah untuk melepaskan katup dan menggerakkannya setelah pemeriksaan katup atau pelepasan daya. Namun, ada kekurangan pada aktuator diafragma dan pegas bertekanan tinggi, yaitu memerlukan pasokan tekanan tinggi sekitar 2,8 bar atau lebih dan masih memerlukan positioner untuk mengatur proses perlambatan.

Di sisi lain, keuntungan dari aktuator diafragma dan pegas bertekanan tinggi ini adalah beratnya yang ringan dan desain yang kompak, tidak memerlukan penyesuaian pegas, dan komponennya tidak harus mahal. Selain itu, aktuator ini memiliki sistem keamanan yang baik dan tidak memerlukan segel poros dinamis atau blok konektor batang konvensional jika ada komponen yang rusak.

3. Aktuator Piston Pneumatik

Piston Pneumatik Aktuator adalah jenis aktuator yang bekerja dengan mengubah energi yang dihasilkan oleh kompresi udara menjadi gerakan mekanis. Dalam analogi yang lebih sederhana, kita bisa membayangkan Aktuator Pneumatik seperti penggerak yang didorong oleh pesawat. Ketika udara dilepaskan, gerakan ini bisa berupa gerakan linier atau putar, tergantung pada jenis aktuator.

Aktuator ini mengandung piston yang membantu menghasilkan daya dari udara. Ini bertujuan untuk menjaga tekanan udara tinggi yang kemudian digunakan untuk memutar atau menggerakkan batang katup dengan bantuan diafragma.

Keuntungan penggunaan jenis Aktuator ini meliputi kemampuan operasi pada suhu tinggi, tingkat kekakuan yang tinggi, dan respons yang sangat cepat. Selain itu, konstruksi Aktuator ini sederhana, memiliki kapasitas tinggi, dan menghasilkan torsi yang rendah.

Namun, ada beberapa kelemahan Aktuator ini, termasuk kebutuhan akan pegas, perlengkapan tambahan, dan aksesori untuk perbaikan saat komponen rusak selama operasi mesin. Penggunaan positioner juga dapat meningkatkan biaya karena memerlukan proses pengaturan yang lebih rumit.

4. Aktuator Motor Listrik

Dari namanya saja, sudah jelas bahwa Aktuator ini mengkalianlkan motor listrik untuk menghasilkan torsi mekanis. Oleh karena itu, penggunaan listrik sangat penting untuk menggerakannya. Kekurangan utama Aktuator ini termasuk biaya yang tinggi, ketidakmampuannya untuk memiliki sistem keamanan saat ada komponen yang rusak, kecepatan stroking yang rendah, dan kapabilitas yang terbatas.

Namun, terdapat keuntungan dalam menggunakan motor listrik pada Aktuator ini. Salah satunya adalah desain yang kompak dan tingkat kekakuan yang sangat tinggi. Hal ini berarti tidak ada kebutuhan untuk pipa penyediaan tekanan tambahan. Selain itu, aktuator ini memiliki kapasitas yang tinggi untuk menangani masalah yang kompleks.

5. Aktuator Elektro-hidrolik

Elektro-Hidrolik Aktuator adalah salah satu jenis aktuator yang dapat dipahami melalui prinsip kerja hukum Pascal. Ini berarti bahwa kenaikan tekanan pada suatu bagian dari fluida pembatas akan menyebabkan peningkatan tekanan yang sama di dalam suatu wadah.

Keuntungan dari penggunaan Aktuator ini meliputi tingkat kekakuan yang tinggi dan daya output yang kuat. Selain itu, aktuator ini memiliki kemampuan perlambatan yang baik dan gerakan yang cepat.

Namun, ada beberapa kerugian dalam penggunaan Aktuator ini, termasuk perawatan yang relatif rumit dan kebutuhan akan aksesoris tambahan untuk sistem keselamatan jika ada komponen yang mengalami kerusakan.

Kelebihan dan Kekurangan Aktuator

Terdapat berbagai keunggulan dan kelemahan dalam penggunaan Aktuator, baik dalam hal operasional maupun fungsional. Mari kita simak kelebihan dan kekurangannya di bawah ini:

Kelebihan:

Cairan Hidrolik Berfungsi sebagai Pendingin dan Pelumas: Sistem aktuator hidrolik memanfaatkan cairan hidrolik sebagai media kerja. Salah satu keuntungan utama adalah bahwa cairan ini berfungsi gkalian sebagai pendingin dan pelumas. Saat cairan mengalir melalui komponen, ia dapat membawa panas yang dihasilkan oleh gesekan dan menghindari kelebihan panas. Selain itu, cairan hidrolik dapat melumasi komponen, yang dapat memperpanjang umur pakai dan mengurangi gesekan berlebihan.
Ukuran Kecil, Tenaga/Torsi Besar: Aktuator hidrolik seringkali memiliki ukuran fisik yang relatif kecil, tetapi mampu menghasilkan tenaga atau torsi yang besar. Hal ini membuatnya cocok untuk situasi di mana ruang terbatas tetapi kekuatan yang besar diperlukan, seperti dalam mesin industri atau peralatan konstruksi.
Kecepatan Reaksi Tinggi: Aktuator hidrolik memiliki kecepatan reaksi yang sangat tinggi. Mereka mampu merespons perubahan dalam tekanan cairan dengan cepat, sehingga ideal untuk aplikasi yang membutuhkan penggerakan yang responsif dan akurat.
Operasi Terputus-Putus: Aktuator hidrolik dapat dioperasikan secara terputus-putus, yang berarti mereka dapat digunakan untuk mengontrol pergerakan dengan presisi, termasuk pergerakan berhenti dan mulai kembali dengan cepat.
Tingkat Kebocoran Rendah: Meskipun tidak sepenuhnya bebas dari kebocoran, aktuator hidrolik memiliki tingkat kebocoran yang rendah. Ini menjaga efisiensi operasi dan mengurangi kemungkinan kehilangan cairan yang berharga.
Fleksibel dalam Desain: Aktuator hidrolik memiliki fleksibilitas dalam desain yang tinggi. Mereka dapat disesuaikan dengan berbagai kebutuhan aplikasi, termasuk desain yang kompleks dan tuntutan khusus, sehingga menjadi pilihan yang serbaguna untuk berbagai macam industri dan aplikasi.

Kekurangan:

Tenaga Hidrolik Tidak Tersedia Dibandingkan dengan Daya Listrik: Salah satu kekurangan utama sistem hidrolik adalah bahwa tenaga hidrolik tidak selalu tersedia sejauh daya listrik. Dalam situasi di mana sumber tenaga hidrolik terbatas atau sulit diakses, penggunaan sistem hidrolik menjadi tidak praktis.
Biaya Sistem Lebih Mahal: Memasang dan merawat sistem hidrolik sering kali lebih mahal daripada sistem listrik. Ini termasuk biaya peralatan, perawatan, dan pelatihan yang diperlukan untuk mengoperasikan sistem hidrolik dengan efisien.
Risiko Kebakaran dan Ledakan: Penggunaan cairan hidrolik dalam sistem meningkatkan risiko kebakaran dan ledakan, terutama jika ada kebocoran atau kesalahan dalam perawatan. Oleh karena itu, perlu tindakan pencegahan dan perhatian khusus untuk menghindari potensi bahaya ini.
Sistem Cenderung Kotor: Sistem hidrolik memiliki kecenderungan untuk menjadi kotor akibat cairan hidrolik yang digunakan. Debu, kotoran, atau partikel lain dapat mencampur dengan cairan hidrolik dan mengganggu kinerja sistem. Oleh karena itu, sistem hidrolik memerlukan perawatan dan pemantauan yang cermat untuk menjaga kebersihan fluida.
Memiliki Sifat Redaman Rendah: Salah satu kelemahan sistem hidrolik adalah sifat redamannya yang rendah. Hal ini berarti bahwa guncangan dan getaran dari beban yang diangkat atau digerakkan oleh aktuator hidrolik kurang dapat diserap, yang dapat mengakibatkan dampak negatif pada kestabilan sistem. Oleh karena itu, dalam beberapa aplikasi, diperlukan tambahan perangkat redaman untuk mengatasi masalah ini.

Baca Juga :

Penutup

Dalam artikel ini, kita telah membahas secara mendalam tentang apa itu aktuator. Dari pengertian dasarnya hingga berbagai jenis dan fungsi yang dimilikinya, kita telah menjelajahi peran penting yang dimainkan oleh perangkat ini dalam berbagai aspek kehidupan kita.

Sekarang, ketika kalian mendengar kata “aktuator,” kalian akan memiliki pemahaman yang lebih baik tentang apa yang dimaksud dengan istilah tersebut dan bagaimana perannya dalam menggerakkan dunia teknologi kita ke depan.
Teruslah eksplorasi dan penelitian, karena pengetahuan tentang aktuator dapat membawa kita ke era yang lebih maju dalam berbagai industri dan aplikasi.

Demikianlah artikel bengkeltv.id yang membahas tentang Apa Itu Aktuator? Definisi, Fungsi, Jenis dan Kelebihan Kekurangan. Semoga artikel kami dapat bermanfaat dan terimakasih telah membaca artikel kami.