Pengukuran Besaran Listrik. Kuliah-2 Sistem Pengukuran

Transkripsi

1 Pengukuran Besaran Listrik Kuliah-2 Sistem Pengukuran

2 Quiz-1 (Pre-test) 1. Buat rangkaian Sistem Instrumentasi elektronik! 2. Jelaskan fungsi dari: Controller Data Processor Recorder Signal Conditioner Amplifier Transducer Pada sistem instrumentasi elektronik 3. Sebutkan beberapa penyebab error pengukuran!

3 Besaran Mekanis: strain, force,pressure, moment, torque, displacement, velocity, acceleration, mass flow rate, dll. Thermis: heat flux, specific heat, thermal conductivity, dll. Electrik: voltage, current

4 Complete System Transducer Signal Conditioner Amplifier Power Supply Recorder Engineering Analysis Data Processor Controller Command generator Process Control

5 Transducer Peralatan analog yang merubah besaran fisis menjadi besaran elektris. Contohnya: Pada Strain gage perubahan besaran strain (Δε) dikonversikan menjadi perubahan resistansi (ΔR) yang akhirnya dikonversikan menjadi perubahan tegangan (Δv) Maka perubahan tegangan (Δv) sebanding dengan perubahan strain (Δε)

6 Transducer Sensor besaran non elektris Transducer besaran elektris Misal Perubahan Displacement bes. elektrik Perubahan Tekanan (umumnya) Perubahan suhu ΔR

7 Power Suply Memberikan energi yang dibutuhkan oleh transducer. Pada transducer Differential transformer yang digunakan mengukur displacement (perubahan posisi) dibutuhkan tegangan AC untuk medan magnet untuk mengaktifkan dua sensor coil. Power suply dapat berupa tegangan AC/DC

8 Signal Conditioner Merubah, memanipulasi, dan mengkompensasi besaran output transducer menjadi besaran elektrik yang dapat diproses lebih lanjut. Pada Strain Gage, besaran output transducer (ΔR) dirubah menjadi tegangan (ΔV). Sistemnya terdiri dari: filter, compensator, modulator, demodulator, integrator, differensiator

9 Pengkondisi Sinyal Keluaran transducer Misal ΔR Pengkond isi Sinyal Tegangan V atau ΔV Sinyal dapat ditampilkan / analisa a.l Filter, compensator, modulator, demodulator, integrator, diferensiator

10 Amplifier Menaikkan besar sinyal tegangan keluaran Signal Conditioner. Bila keluaran Signal Conditioner hanya berkisar milivolt atau kurang, maka amplifier akan meningkatkannya kali menjadi 1-10 volt.

11 Recorder Alat ukur tegangan (voltmeter) yang dapat langsung menampilkannya atau merekamnya. Recorder dapat berupa analog atau digital. Keluaran Amplifier adalah sinyal analog yang dapat ditampilkan oleh Analog recorder seperti: Osciloscope, Oscilograp. Digital recorder merubah dahulu sinyal analog menjadi sinyal digital untuk kemudian ditampilkan atau disimpan.

12 Sistem Instrumentasi Recorder Keluaran pengkondisi (& amplifier) A/D Recorder Tampilan sinyal (tegangan) Mendeteksi (ukur) tegangan masuk Menampilkan tegangan / perubahan tegangan Analog / digital

13 Sistem Instrumentasi Trans ducer Pengkondi si Sinyal Pen guat recor der Pengolah Data Catu Daya Kendali Analisa Proses Analog device Analog / Digital device

14 Data Processor Merubah sinyal analog menjadi sinyal digital untuk diproses lebih lanjut oleh perangkat digital, seperi microcomputer (PC) dan microprocessor. Outputnya digunakan lebih lanjut untuk Engineering Analysis.

15 Command Generator Peralatan yang menghasilkan signal analog sebagai referensi dalam sistem kontrol tertutup Sinyal Error adalah perbandingan antara Sinyal Command Generator dan Sinyal Output transducer-recorder

16 Controller Perangkat yang men-drive proses untuk menjaga suatu kuantitas terjaga dalam suatu sistem kontrol tertutup

17 Pengukuran untuk analisa data objek / Proses Sensor / Pengukuran Pengolahan Data Analisa

18 Pengukuran pada Sistem Kendali masukan Kendali Plant / Proses keluaran Sensor / Pengukuran

19 Open Loop System Process Signal Conditioner Data Display Control Panel

20 Close Loop System Process Signal Conditioner Input Controller Process Controller Command Generator

21 B. EXPERIMENTAL ERROR Element error Improper functioning Transducer effect Dual sensitivity of the transducer other

22 Element Error Error setiap alat sesuai spesifikasi pembuat Dinyatakan dalam persen terhadap nilai full scale Misal: 2% nilai kesalahan maksimal = 2%x angka full scale Jika alat dioperasikan tidak pada full scale nilai kesalahan maksimal tetap, mengikuti saat full scale Misal operasi pada half scale: Error max = 4%x skala yang digunakan

23 Element Error (2) Upper bound True Value Half d Full Scale Lower bound Misal d = 2%, Angka Full scale = 100 sat Error max = 2 sat Pada operasi berskala max 50 Error max = 2 sat = 4%

24 Akumulasi Element Error (3) Akumulasi kesalahan tiap alat dalam sistem Ea : error alat terakumulasi Estimasi: Ea = E T2 +E SC2 +E A2 +E R 2 dengan E T, E SC,E A,E R masing-masing adalah error Transducer, signal conditioner, amplifier dan recorder

25 Improper Functioning penggunaan tidak sesuai fungsi berhubungan dengan perawatan dan penyesuaian alat (maintenance & adjustment) Kalibrasi Zero offset Range / Span

26 Improper Functioning (2) Qo S : Sensitivity (Slope) Z0: Zero Offset s : span (range) S Z0 s Qi L Qi R

27 Improper Functioning (3) Kalibrasi Sensitivitas Response curve suatu alat garis lurus dengan kemiringan yang menunjukkan sensitivitas alat S Q 0 Q i

28 Improper Functioning (4) Zero Offset deviasi Response line (pada sumbu vertikal) garis lurus dengan kemiringan yang menunjukkan sensitivitas alat Z0 = 0. Q 0 SQ i Z 0 Q 0 SQ i

29 Improper Functioning (5) Range Daerah kerja Response curve masih linier / masih dalam batas toleransi R Q i : batas atas dengan deviasi response curve maksimum s L Q i R L Q i Q i : batas bawah ( error alat)