Aktuator, dalam konteks teknologi dan rekayasa, merujuk pada perangkat atau sistem yang bertanggung jawab dalam menggerakkan atau mengendalikan suatu mekanisme atau proses. Dalam kata lain, aktuator berperan sebagai pengubah energi yang diterimanya menjadi gerakan fisik yang diinginkan.
Aktuator hadir dalam berbagai bentuk, ukuran, dan jenis, tergantung pada kebutuhan dan aplikasi sistem yang akan dikendalikan. Secara umum, aktuator dapat berupa perangkat hidrolik, pneumatik, elektromekanik, atau bahkan merupakan kombinasi dari beberapa teknologi tersebut.
Fungsi Aktuator
Fungsi utama dari aktuator adalah mengubah sinyal kontrol atau energi yang diterimanya menjadi gerakan fisik yang mampu melakukan pekerjaan yang diinginkan. Aktuator berperan sebagai perantara antara sistem kontrol dan komponen yang harus digerakkan.
Dalam banyak aplikasi, aktuator digunakan untuk menggerakkan katup, valve, motor, atau perangkat lainnya yang berperan dalam mengontrol aliran fluida, tekanan, suhu, atau posisi. Selain itu, aktuator memungkinkan pengendalian yang presisi dan responsif terhadap perubahan lingkungan atau input dari sistem kontrol.
Dalam konteks sistem otomasi industri, aktuator memiliki peranan penting dalam menjaga kinerja dan efisiensi proses produksi. Mesin mekanik ini dapat diatur untuk bekerja dalam berbagai mode operasi, seperti mempertahankan posisi tetap, melakukan gerakan linier, gerakan putar, atau bahkan kombinasi dari beberapa jenis gerakan tersebut.
Prinsip Kerja Aktuator
Berdasarkan perspektif rekayasa sistem, setiap produk rekayasa memiliki tiga fungsi utama yang dapat dikelompokkan ke dalam kategori berbeda, yaitu: pengumpulan input, pemrosesan, dan penghasilan output.
Pada sistem elektromekanis, input dikenali dan diukur melalui perangkat yang disebut sensor. Peran sensor adalah mengambil sampel dari sinyal yang ada, dan mengubah sinyal tersebut menjadi bentuk yang mampu dipahami oleh sistem. Setelah itu, sistem akan melakukan pemrosesan informasi dan mengambil keputusan untuk meresponsnya. Namun, bagaimana sistem ini dapat merespons dengan tepat?
Jawabannya adalah dengan menggunakan aktuator. Umumnya, aktuator terdiri atas:
- Sumber energi: Sumber energi tentunya membuat aktuator mampu menjalankan fungsinya. Aktuator menggunakan tenaga listrik atau mekanik yang berasal dari sumber eksternal untuk menjalankan perannya. Energi yang digunakan oleh aktuator tentunya dapat diatur maupun tidak, tergantung pada sistem yang menjadi bagian aktuator.
- Konverter daya: Apabila sumber energi yang diberikan pada aktuator tidak diatur, maka peralatan tambahan diperlukan untuk mengontrol dan mengubah energi tersebut menjadi bentuk yang diperlukan. Contoh dari peralatan ini adalah konverter elektronik daya solid-state atau katup hidraulik yang umum digunakan pada aktuator industri.
- Pengontrol: Selain mengoperasikan konverter daya, unit kontrol juga berfungsi sebagai penghasil sinyal penggerak. Di beberapa sistem, unit kontrol ini pun berfungsi sebagai interface bagi pengguna untuk memeriksa status dan memberikan input pada sistem.
- Beban: Sistem mekanis yang terpasang pada aktuator dan digerakkan oleh pergerakan aktuator disebut dengan beban. Sebelum menghubungkan aktuator dan beban, karakteristik seperti kecepatan dan gaya/torsi perlu diatur dengan cepat guna menghasilkan kinerja yang optimal.
Jenis-Jenis Aktuator
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, terdapat beberapa jenis aktuator yang umum digunakan dalam berbagai aplikasi industri. Berikut adalah penjelasan tentang beberapa di antaranya:
1. Aktuator Diafragma dan Pegas
Aktuator jenis ini menggunakan prinsip elastisitas dan perubahan tekanan untuk menggerakkan komponen-komponen sistem. Aktuator diafragma bekerja dengan memanfaatkan diafragma elastis yang akan bergerak sesuai dengan perubahan tekanan yang diterima.
Sementara itu, aktuator pegas menggunakan pegas sebagai elemen penggerak yang akan menghasilkan gaya gerak berdasarkan elastisitasnya. Aktuator ini umumnya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan gerakan yang akurat dan responsif, seperti pada sistem kontrol suhu, katup-katup kecil, atau aplikasi medis.
2. Aktuator Diafragma dan Pegas Bertekanan Tinggi
Mirip dengan jenis sebelumnya, aktuator ini juga menggunakan diafragma dan pegas sebagai elemen penggeraknya, namun bekerja pada tekanan yang lebih tinggi. Mesin ini biasanya digunakan dalam aplikasi industri yang membutuhkan daya dan torsi yang lebih besar, serta respons yang cepat. Contohnya adalah dalam sistem kontrol tekanan tinggi, mesin industri berat, atau aplikasi minyak dan gas.
3. Aktuator Elektro-Hidrolik
Aktuator elektro-hidrolik merupakan gabungan dari sistem hidrolik dengan pengendalian elektronik. Mereka menggunakan tenaga hidrolik untuk menggerakkan komponen-komponen sistem, yang dikendalikan oleh sinyal elektronik.
Jenis aktuator ini sering digunakan dalam sistem penggerak kendaraan, sistem kontrol pintu otomatis, atau dalam industri manufaktur yang memerlukan gerakan yang kuat dan akurat. Kelebihan dari aktuator elektro-hidrolik adalah kemampuannya menghasilkan daya yang tinggi dengan respon yang cepat.
4. Aktuator Motor Listrik
Aktuator motor listrik menggunakan motor listrik sebagai sumber tenaga untuk menghasilkan gerakan mekanis. Motor listrik yang digunakan dapat berupa motor DC (arus searah) atau motor AC (arus bolak-balik), tergantung pada aplikasi dan kebutuhan.
Aktuator jenis ini banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pengendalian katup, penggerak pintu dan jendela otomatis, atau dalam sistem robotika. Kelebihan dari aktuator motor listrik adalah kontrol yang akurat dan kemampuan untuk menghasilkan gerakan yang halus.
5. Aktuator Piston Pneumatik
Aktuator piston pneumatik menggunakan udara bertekanan sebagai sumber tenaga untuk menggerakkan piston. Tekanan udara yang diatur dengan presisi digunakan untuk menggerakkan piston secara linear, menghasilkan gerakan yang akurat dan responsif.
Aktuator ini sering digunakan dalam sistem kontrol industri, mesin-mesin pneumatik, atau dalam aplikasi yang membutuhkan gerakan yang cepat, seperti dalam mesin pengemasan, sistem pengangkut, dan lain sebagainya.
6. Aktuator Pneumatik Scotch and Yoke
Aktuator pneumatik Scotch and Yoke merupakan jenis aktuator yang bergerak linear dan menggunakan udara bertekanan untuk mengubah gerakan rotasi piston menjadi gerakan linear yang sama. Aktuator ini pada umumnya digunakan pada industri untuk mengontrol
valve, damper, dan perangkat lainnya yang membutuhkan kendali gerakan linear.
Scotch and Yoke sendiri menjadi jenis mekanisme penghubung khusus yang dapat mengubah rotasi piston menjadi gerakan linear bolak-balik. Mekanisme ini terdiri dari Yoke atau blok geser yang dihubungkan dengan batang piston. Nantinya, ketika piston bergerak maju mundur secara melingkar, Yoke akan bergeser sepanjang pin Yoke dan mulai menghasilkan gerakan linear.
