Instrumentasi

10

Click here to load reader

Transcript of Instrumentasi

Page 1: Instrumentasi

FAKULTI KEJURUTERAAN MEKANIKAL

UTM SPACE JOHOR BAHRU

INSTRUMENTASI

SME 3242

ABD KHALID BIN LIPOT

SX111762MMS01

Page 2: Instrumentasi

1. PENGENALAN

Rajah 1: Panel Instrumen

Panel Instrumen biasanya diletakkan supaya instrumen boleh dibaca dengan mudah oleh

pemandu.Ia memaklumkan kepada pemandu anggaran kelajuan, suhu enjin, tekanan minyak, kadar

cas atau pelepasan bateri, jumlah bahan api dalam tangki minyak, jarak yang dilalui, dan

masa.Kawalan tertentu kerap dipasang pada papan instrumen, seperti pendikit permulaan,

pemanas, dan pengelap cermin.

2. KEADAAN TOLOK BATERI

Salah satu alat yang selalu diletakkan pada panel Instrumen adalah tolok keadaan bateri.Ia

adalah satu petunjuk yang sangat penting kerana, jika ditafsirkan dengan betul, ia boleh digunakan

untuk menyelesaikan masalah atau menghalang kerosakan. Berikut adalah tiga konfigurasi asas tolok

keadaan bateri.

a. Ammeter

Rajah 2: Ammeter

Ammeter digunakan untuk menunjukkan jumlah arus yang mengalir ke dan dari bateri.Ia

tidak memberi petunjuk daripada jumlah keluaran penjana kerana unit-unit lain dalam sistem

elektrik, selain bateri, dibekalkan oleh penjana. Jika ia menunjukkan discas 10-Ampere, ia

menunjukkan bahawa bateri 100 Ampere/jam akan didiscaskan dalam masa 10 jam, iaitu, 10

ampere mengalir selama 10 jam. Arus yang mengalir dari bateri penyimpanan untuk motor

bermula tidak dihantar melalui ammeter, kerana kuantiti besar yang digunakan (200-600

Page 3: Instrumentasi

ampere) tidak boleh diukur pada instrumen dengan kapasiti terhad itu.Kebiasaannya, semua

arus mengalir ke dan dari bateri, kecuali semasamenghidupkan enjin, dimanaarus dihantar

melalui gegelung untuk menghasilkan kesan magnet yang memesong jarum ammeter dalam

perkadaran kepada jumlah arus. Gegelung ini dipadankan kepada keluaran maksimum semasa

penjana dan ini berbeza dengan aplikasi yang berbeza. Beberapa model kenderaan beroda telah

digantikan ammeter dengan penunjuk penjana bateri yang tidak memberi bacaan tertentukur,

tetapi menunjukkan julat oleh warna atau band.

b. Voltmeter

Rajah 3: Voltmeter

Voltmeter semakin popular sebagai panel Instrumen petunjuk keadaan bateri.Ini adalah

kerana sistem voltan elektrik adalah satu petunjuk yang lebih tepat mengenai keadaan sistem

elektrik berbanding arus dan adalah mudah untuk ditafsir oleh pengendali.Semasa operasi

kenderaan, voltan yang ditunjukkan pada voltmeter dianggap biasa dalam lingkungan (13.2-

14.5 volt) untuk sistem elektrik12-volt.Selagi voltan sistem kekal dalam julat ini, pengendali

boleh menganggap bahawa tidak ada masalah wujud. Ini berbeza dengan ammeter, yang

tidakmemberikan pengendali petunjuk masalah seperti pengatur voltan yang tidak ditentukur

dengan betul, yang boleh membenarkan bateri dialirkan oleh pengawal sistemvoltan ke tahap

yang di bawah paras normal.

c. Lampu penunjuk.

Lampu penunjuk telah mendapat populariti yang semakin meningkat sebagai tolok keadaan

sistem elektrik selama bertahun-tahun. Walaupun ia tidak menyediakan analisisterperinci

keadaan sistem elektrik sebagai tolok, namun ia biasanya dianggap lebih berguna kepada

kebanyakan pengendali kenderaan . Ini kerana ia dapat dilihat apabila berlaku kerosakan,

manakala tolok biasanya diabaikan kerana kebanyakan pengendali kenderaan tidak tahu

bagaimana untuk mentafsirkan bacaan itu. Lampu penunjuk boleh digunakan dalam dua cara

yang berbeza untuk menunjukkan kepincangan sistem elektrik.

Page 4: Instrumentasi

i. Amaran Voltan Rendah

Rajah 4: Amaran Voltan Rendah

Lampu penunjuk boleh disetkan untuk memberi amaran kepada pengendali apabila voltan

sistem elektrik telah jatuh di bawah julat operasi biasa.Lampu dikendalikan oleh geganti

ditentukur yang membuka litar apabila voltan sistem elektrik adalah dalam julat normal (13.2-

14.5 volt untuk sistem 12-volt). Apabilavoltan jatuh di bawah julat normal, medan magnet

menjadi tidak mencukupi untuk mengatasi daya spring geganti, yang menarik suis penyentuh ke

keadaan tertutup. Ini menutup litar lampu penunjuk.

ii. Lampu Petunjuk Tidak Cas

Rajah 5: Lampu Petunjuk Tidak Cas

Page 5: Instrumentasi

Lampu penunjuk juga boleh disetkan untuk menunjukkan alternator tidak menghasilkan

arus.Litar ini biasanya terdapat pada pengatur voltan.Pengatur voltanyang digunakan pada

kenderaan yang dilengkapi dengan lampu penunjuk tidak cas, mengandungi unsur kedua

dipanggil medan geganti. Medan geganti ini mempunyai dua titik sentuh. Satu titik sentuh

disambungkan kepada voltan bateri melalui suis pencucuhan. Titik yang satu lagi disambungkan

dengan cara yang sama, kecuali pada susunan kemasukan siri-selari penunjuk cahaya tiada cas

dan perintang. Nilai perintang pula dipadankan dengan rintangan lampu penunjuk supaya

susunan selari tersebutakan menghasilkan penurunan voltan sifar. Apabila medan geganti ini

terbuka, arus medan alternator dibekalkan melalui gabungan perintang-lampu penunjuk.

Gegelung magnet medan geganti dicaskan secara terus daripada pemegun alternator melalui

terminal pemegun. Apabila suis pencucuhan dalam keadaan tertutup, sebelum enjin dihidupkan,

arus mengalir melalui perintang dan lampu penunjuk ke alternator, menyebabkan lampu

penunjuk menyala. Selepas enjin dihidupkan, alternator mula untuk menghasilkan

arus,mengecasmedan gegelung geganti dari pemegun. Gegelung geganti menarik titik

penyentuh geganti pada keadaan tertutup dan memindahkan medan alternator terus ke bateri.

Ini mengakibatkan berlaku potensi sifar pada lampu penunjuk, menyebabkan iaterpadam.

3. TOLOK BAHAN API

Tolok bahan api beroperasi secara elektrik dan terdiri daripada dua unit iaitu: tolok, yang

dipasang pada panel instrumen; dan unit penghantar, dipasang pada tangki bahan api. Suis

pencucuhan dimasukkan dalam litar tolok bahan api supaya tolok bahan api elektrik beroperasi

hanya apabila suis pencucuhan dihidupkan. Operasi tolok elektrik bergantung kepada tindakan

gegelung ataupun tindakan termostatik.

a. Tolok Minyak Termostatik: Kawalan secara manual

Konfigurasi tolok ini terdiri daripada tolok panel instrumen dan unit penghantaran

elektromekanikal yang terletak di dalam tangki bahan bakar.Tolok panel instrumen

mengandungi jalur dwilogam pemanas elektrik yang bersambung dengan jarum penunjuk. Jalur

dwilogam yang terdiri daripada dua logam berbeza, apabila dipanaskan, berkembang pada kadar

yang berbeza, menyebabkan ia memesong atau bengkok. Dalam kes tolok bahan apipada panel

instrumen, pesongan jalur dwilogam akan mengakibatkan pergerakan jarum penunjuk, yang

memberikan bacaan pada tolok.Unit penghantar terdiri daripada lengan berengsel dengan

pelampung di hujungnya.Pergerakan lengan mengawal poin bumi yangmenghubungkan satu

lagi poin yang dilekatkan jalur dwilogam pemanas elektrik. Gegelung pemanasan di tangki dan

tolok bersambung antara satu sama lain secarasesiri. Operasi adalah seperti berikut.

Page 6: Instrumentasi

Rajah 6: Tolok Minyak Termostatik: Kawalan secara manual

i. Apabila tangki minyak kosong, pelampung berada di bahagian bawah. Dalam

kedudukan ini, lengan cam tidak memberi tekanan pada poin bumi. Apabila suis

pencucuhan dihidupkan, arus mengalir dari kedudukan ground, melalui gegelung

pemanasan dalam unit penghantar ke gegelung pemanasan dalam tolok panel

instrumen, dan bateri. Pemanasan jalur dwilogam dalam unit penghantar

menyebabkan ia memesong, menyebabkan poin sentuhan terbuka. Ini

membolehkan jalur dwilogam menyejuk dan kembali ke kedudukan asal, sekali lagi

poin setuhan tertutup. Kitaran terbuka dan tertutup poin sentuhanakanberterusan,

membekalkan denyutan arus ke elemen pemanas dalam tolok bahan api. Panjang

denyutan dari unit penghantar apabila tangki kosong hanya akan memanaskan jalur

Page 7: Instrumentasi

dwilogam tolok cukup untuk membuat pesongan yang akan menggerakkan

penunjuk kepada kedudukan kosong di muka tolok.

ii. Apabila tangki minyak mengandungi bahan api, pelampung akan menaikkan lengan,

menyebabkan cam menolak poin bumi hampir kepada jalur dwilogam. Ini akan

menyebabkan peningkatan haba yang diperlukan untuk membuka poin sentuhan

dalam unit penghantar. Hasilnya denyutan arus akan lagi tinggi ke tolok panel

instrumen, menberikan bacaan tolok yang lebih tinggi. Bacaan tolok akan meningkat

berkadaran dengan tahap pelampung dalam tangki minyak.

iii. Unit tangki akanmemberikan perubahan dalam sistem elektrik voltan secara

automatik. Voltan tinggi akan meningkatkan pemanasan, menyebabkan poin

berputar lebih cepat dan jika voltan yang lebih rendah, pemanasan akan

berkurangan, menyebabkan poin berputar perlahan.

iv. Oleh kerana jarum penunjuk tolok digerakkan oleh pemanasan dan penyejukan jalur

dwilogam, bacaan tolok tidak akan bertindak balas secara tiba-tiba terhadap

perubahan paras bahan api disebabkan oleh pergerakan bahan api. Ini akan

menghalang operasi tidak menentu daripada berlaku.

b. Tolok Minyak Termostatik: Kawalan Luaran

Rajah 7: Tolok Minyak Termostatik: Kawalan Luaran

Page 8: Instrumentasi

Tolok minyak termostatik kawalan luaranberoperasi sama seperti tolokminyak

termostatik kawalan manual.Perbezaan dalam sistem ini adalah penggunaan perintang

boleh ubah tangki minyakdan penghad voltan.Unit penghantar mengawal tolok melalui

penggunaan reostat.Reostat adalah perintang balutan dawai yang nilainya berbeza

bergantung kepada panjang dawai.Panjangreostat dikawal dalam unit penghantar oleh

berus gelongsor yang digerakkan oleh lengan pelampung.Bekalan kuasa untuk tolok dalam

keadaan tetap dengan penggunaan penghad voltan. Penghad voltan terdiri daripada satu set

poin sentuhan yang arkanya dikawal oleh lengan dwilogam pemanas elektrik.

i. Apabila tangki minyak kosong, pelampung berada di bahagian bawah. Lengan

pelampungakan meletakkan poin sentuhan berus rheostat dalam keadaan

maksimum. Rintangan tinggi yang terhasil akan menurunkan voltan supaya jarum

penunjuk tolokmenjadikedudukan kosong.

ii. Apabila tahap minyak meningkat dalam tangki, lengan pelampungakan naik dan

menggerakkan poin sentuhan berus pada reostat. Apabila lengan pelampung

bergerak ke atas, rintangan akan berkurangan sekaligus meningkatkan voltan tolok.

Bacaan tolok akan meningkatdan memberikan bacaan tahapminyak dalam tangki

yang tepat.

iii. Penghad voltan akanmemastikan bekalan arus sebanyak 5 voltdibekalkan, untuk

memberikan bacaan yang tepat pada tolok tanpa mengira variasi voltan sistem

elektrik.

c. Tolok Minyak Termostatik: Jenis Pembeza

Rajah 8: Tolok Minyak Termostatik: Jenis Pembeza

Tolok minyak termostatik jenis pembeza menggunakan operasi yang sama seperti

tolok termostatik kawalan manual.Tolok minyak termostatik jenis pembeza bagaimanapun,

menggunakan dua jalur dwilogam pemanas elektrik yang berkongsi samadengan jarum

penunjuk tolok. Kedudukan jarum penunjuk diperolehi dengan membahagikan voltan yang

ada di antara dua jalur (pembezaan) itu.Tangki yang digunakan adalah jenis reostat yang

menggunakan prinsip operasi yang sama seperti tangkiTolok Minyak Termostatik Kawalan

Luaran.Tangki dalam sistem ini bagaimanapun, mengandungi perintang balutan wayar yang

Page 9: Instrumentasi

disambungkan di antara dua terminal luar. Setiap satu daripadaterminal luaran ini

disambungkan kepada satu jalur dwilogam tolok panel instrumen.lenganpelampung akan

menggerakkan berus yang menimbulkan peningkatan rintangan pada satu terminal, dan

merendahkan rintangan pada terminal yang lain. Ini menyebabkan pembahagian voltan dan

perbezaan haba yang terhasil memberikan bacaan tolok.Dua jalur dwilogam tambahan

disediakan bagi penghasilansuhu.Di samping itu, satu bilah poin sentuhan beroperasi untuk

menghadkan voltan kepada 5 volt.

i. Apabila tangki separuh penuh, lengan pelampung meletakkan poin sentuhan berus

pada pertengahan reostat. Ini akanmenghasilkan nilai rintangan yang sama kepada

setiap litar unit penghantar dan pemanasan sekata jalur dwilogam untuk bacaan

jarum setengah pada tolok.

ii. Paras minyakdi atas atau di bawah setengahakan menyebabkan tangki untuk

membahagikan voltan jalur tolok dwilogam dalam kadarnya untuk mewujudkan

bacaan tolok sebenar. Contohnya tangki minyak satu perempat penuh. Pada tahap

ini, tangki akan membahagikan voltan supaya 75 peratus arus akan mengalir melalui

jalur yang sebelah kanan dan 25 peratus akan mengalir melalui jalur sebelah kiri. Ini

akan menghasilkan bacaan jarum tolok satu perempat.

d. Tolok Minyak Magnetik

Rajah 9: Tolok Minyak Magnetik

Panel instrumen asas tolok terdiri daripada penunjuk yang dipasang pada angker.

Bergantung kepada reka bentuk tolok, angker mungkin mengandungi sama ada satu atau

dua tiang. Jarum tolok didorong oleh medan magnet yang dicipta oleh dua gegelung magnet

yang berasingan yang terkandung dalam tolok. Salah ini gegelung disambungkan terus

kepada bateri, menghasilkan medan magnet yang berterusan. Gegelung lain menghasilkan

satu medan yang berubah-ubah di mana kekuatannya ditentukan oleh rheostat.Jenis tangki

ini beroperasi adalah sama seperti tangki Tolok minyak termostatik kawalan luaran.

Gegelungnya biasanya diletakkan 90 darjah antara satu sama lain.

Page 10: Instrumentasi

i. Apabila tangki kosong, ia akan mewujudkan rintangan yang sangat tinggi. Ini

menyebabkan gegelung magnet bolehubah hampir tiada medanmagnet. Oleh itu

tiang angker pada jarum penunjuk tolok akan tertarik kepada gegelung magnet

kekal. Jarum penunjuk akanmenunjukkan kedudukan kosong pada keadaan ini.

ii. Apabila tangki penuh,tiada sebarang rintangan yang dihasilkan. Oleh itu, tiang

angker pada penunjuk tolok akan berada pada pertengahan gegelung. Apabila

angker dalam kedudukan ini, penunjuk akan menunjukkan bacaan penuh.

iii. Perubahan voltan dalam sistem elektrik akan melibatkan kedua-dua gegelung

magnet bertindak berdasarkan perbezaan di antara mereka. Oleh sebab itu, tolok

magnet adalah kawalan manual dan tidak memerlukan peranti menghadkan voltan.

iv. Tolok magnet adalah sangat sensitif kepada kejutan jalan dan perubahan dalam

voltan secara tiba-tiba seperti yang disebabkan oleh pergerakan minyak dalam

tangki.Oleh sebab itu, angker tolok panel instrumen akan dipasang dengan peranti

redaman atau roda tenaga.