Pada sistem yang menggunakan fluida, dibutuhkan katup yang menentukan arah dan mengatur aliran fluida tersebut agar mekanik yang dibutuhkan sesuai. Nah komponen yang sering digunakan untuk memenuhi fungsi tersebut adalah solenoid valve.
Komponen terdiri dari beberapa variasi jenis yang bisa disesuaikan dengan desain sistem. Nah apa sebenarnya solenoid valve, bagaimana cara kerja dan apa saja jenisnya? Mari kita bahas di tulisan kali ini.
Pengertian Solenoid Valve
Katup solenoida atau Solenoid valve adalah katup yang memanfaatkan kumparan atau selenoida agar dapat dikendalikan oleh arus listrik. Komponen ini mengkonversi energi listrik menjadi energi mekanik dengan memanfaatkan peristiwa elektromagnetik yang terjadi pada kumparan.
Besar dari medan magnet yang dihasilkan sangat bergantung pada jumlah lilitan dan juga panjang dari solenoid. Kamu bisa menghitungnya dengan rumus solenoida sebagai berikut ini.
Besar medan magnet di pusat solenoid:
Besar medan magnet di ujung solenoid:
Keterangan:
- μ0 = permeabilitas ruang hampa (4x 10-7A-1m-1)
- N = Jumlah lilitan kawat
- L = Panjang kawat
Solenoid valve yang paling umum memiliki dua saluran, namun ada juga yang memiliki tiga atau lebih saluran yang digunakan untuk mengganti arah aliran dan mencampurkan output. Aplikasi dari komponen seringkali ditemukan pada sistem fluida, seperti sistem hidrolik, sistem pneumatic dan lain sebagainya.
Fungsi Solenoid Valve
Fungsi solenoid valve adalah sebagai elemen kontrol pada sistem fluida, seperti sistem pneumatik, sistem hidrolik atau pada sistem kontrol mesin yang memerlukan elemen kontrol otomatis. Solenoid Valve bisa menutup, membuka, menakar, mendistribusikan atau mencampur aliran fluida di dalam pipa.
Cara Kerja Selonoid Valve
Ada dua bagian utama yang ada di solenoid valve, yaitu solenoid dan valve body (G). Bagian solenoid adalah lilitan kawat kumparan (A) yang mengelilingi inti besi yang bisa bergerak atau disebut dengan plunger (E). Saat tidak ada arus masuk ke kumparan, kondisinya bisa normally open atau normally closed tergantung dari jenis solenoid valve-nya.
Nah ketika kumparan dialiri arus, akan terjadi medan magnet yang menarik plunger dan menggerakkannya dan mendorong pegas (D). Jika valve normally close, plunger akan terangkat sehingga penutup (F) terbuka dan mengalirkan fluida keluar dari valve. Jika valve normally open, plunger akan bergerak ke bawah dan aliran akan ditutup oleh bagian penutup (F), aliran fluida pun akan terhenti. Sementara itu ring (C) dibutuhkan untuk mencegah guncangan di kumparan.
Solenoid valve diaplikasikan di berbagai kondisi sistem, bisa pada tekanan tinggi atau rendah. Nah cara kerjanya pun bisa saja berbeda karena disesuaikan dengan pengapilkasiannya tersebut. Nanti kita akan bahas tentang direct acting, indirect acting dan semi-direct acting yang memiliki perbedaan prinsip kerja.
Jenis-jenis Selonoid Valve
Jenis Selonoid Valve bisa dikelompokkan berdasarkan beberapa faktor, yaitu berdasarkan jumlah saluran, berdasarkan kondisi normal dan berdasarkan prinsip kerjanya. Berikut adalah jenis-jenis Selonoid Valve:
Berdasarkan Jumlah port
Ada dua jenis solenoid valve, yaitu yang memiliki dua saluran dan yang tiga saluran. Berikut penjelasan masing-masingnya:
2-way solenoid valve
Jenis ini hanya memiliki 2 saluran, yaitu saluran masuk dan saluran keluar. Terdapat tanda panah pada body valve ini untuk menandai arah aliran. Jenis ini hanya digunakan untuk membuka dan menutup aliran fluida.
3-way solenoid valve
Jenis selanjutnya memiliki 3 saluran. Jenis ini dapat berpindah antara dua sirkuit atau mencampurkan dua sirkuit atau melakukan keduanya secara bergantian. Solenoid valve 3 saluran ini bisa digunakan lebih variatif dibanding 2 saluran, bisa membuka, menutup, mendistribusikan atau mencampur fluida.
Berdasarkan Kondisi Normal
Jika dilihat dari kondisi normalnya sebelum diberikan arus listrik, solenoid valve dibagi menjadi 3 jeni, yaitu normally close, normally open dan bi-stable. Berikut penjelasan tiap jenis tersebut:
Normally closed solenoid valve
Tadi sudah sempat disinggung, Jenis Normally Closed (NC) memiliki kondisi tertutup saat tak ada aliran listrik mengalir padanya. Ketik dialiri listrik dan terjadi medan magnet pada kumparan, maka plunger akan ditarik oleh medan magnet tersebut dan mendorong pegas, penutup pun akan terbuka seiring pergerakan plunger.
Ketika listrik dimatikan dan kumparan tidak mendapat aliran listrik, maka medan magnet akan menghilang. Karena ada pegas tadi, plunger akan didorong oleh gaya pegas dan kembali ke posisi semula.
Normally open solenoid valve
Normally Open (NO) kebalikan dari Normally close, kondisi awal dari jenis ini adalah terbuka. Dengan prinsip kerja yang sama, katup akan menutup ketika ada aliran listrik masuk ke kumparan dan akan kembali ke posisi semula ketika tidak ada aliran listrik. Jenis ini cocok untuk aplikasi yang membutuhkan katup terbuka dalam waktu yang lama, sehingga bisa menghemat penggunaan listrik.
Bi-stable solenoid valve
Ada juga jenis solenoid valve yang kondisi awalnya tergantung pada kondisi terakhir dia mendapatkan aliran listrik yang disebut dengan bi-stable solenoid valve. Jenis ini tidak menggunakan pegas untuk mengembalikan plunger ke posisi awal.
Berdasarkan Prinsip Kerjanya
Nah prinsip kerja solenoid valve juga berbeda tergantung jenisnya, ada yang operasionalnya secara langsung dan ada yang tidak langsung. Berikut penjelasan kedua jenis tersebut:
Direct acting
Prinsip kerja jenis cukup simple. Di sini kami akan mencontohkan menggunakan Normally close valve. Saat tidak ada arus listrik mengalir, pegas akan mendorong plunger kembali ke posisi awal yaitu menutup aliran fluida. Ketika sumber arus listrik kembali dinyalakan, plunger akan kembali ditarik medan magnet dan membuka penutup.
Solenoid valve yang menggunakan prinsip kerja ini biasa digunakan di sistem tekanan rendah. Karena jenis ini tidak membutuhkan perbedaan tekanan untuk bekerja, jadi dia bisa bekerja bahkan di sistem yang tidak ada tekanan sama sekali.
Indirect acting (Pilot-operated)
Indirectly operated valves atau sering disebut pilot-operated valve bekerja dengan memanfaatkan perbedaan tekanan antara saluran masuk dan saluran keluar. Untuk ini, lubang katup ditutup diafragma yang memisahkan saluran masuk dan saluran keluar.
Untuk menyeimbangkan tekanan sehingga diafragma tertutup adalah fluida yang ada di ruangan di atas saluran masuk. Fluida tersebut mengalir ke sana melalui lubang-lubang yang ada di diafragma.
Misalkan pada valve normally close, ketika ada arus listrik diafragma didorong ke bawah oleh pegas sehingga tekanan pada ruangan di atas diafragma tersebut bertambah. Diafragma akan menutup katup dan fluida tidak bisa mengalir.
Ruangan di atas diafragma tersambung dengan saluran keluar oleh pipa kecil yang tertutup oleh seher yang akan terbuka ketika adanya arus listrik. Ketika seher tersebut terbuka, maka ada fluida yang mengalir ke saluran keluar. Tekanan di atas diafragma pun berkurang, sementara itu tekanan di saluran inlet masih sama bahkan lebih tinggi sehingga kembali mengangkat diafragma.
Nah itulah pembahasan kami mengenai solenoid valve, dari pengertian hingga jenisnya. Penggunaan komponen ini cukup berguna dalam sebuah desain sistem fluida sebagai elemen kontrol yang menentukan arah aliran fluida.
