Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp Fax

Transkripsi

1 Perancangan dan Integrasi Sistem Perancangan Detail: - Skema angkaian Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp Fax pramudijanto@gmail.com Perancangan dan Integrasi Sistem - 2 1

2 Skema angkaian Energy input Proses yang dikontrol/objek /Plant Elemen Pengukur (Sensor & Pengkondisi Sinyal) Kontroler Aktuator Actuator Power interace Transmission Process under control Sensor Actual output Signal conditioner Set point (desired output) Controller Process variable (actual output) Transmission Perancangan dan Integrasi Sistem - 2

3 Metode Pengukuran Tk Teknik yang dilakukan untuk mengolah sinyal hasil keluaran sensor Perancangan dan Integrasi Sistem - 3

4 Proses Akusisi Data Preprocessing Pemrosesan awal suatu sinyal, yang terdiri i dari: ampliikasi, i zero & span, dan pemilteran. Konversi Data Pemrosesan dilakukan oleh komponen yang mengubah dari representasi sinyal analog ke digital (ADC). Postprocessing Proses pengolahan lanjut yang perlu dilakukan sebelum data yang telah terkonversi atau terkuantisasi diaplikasikan sebagai data pengukuran untuk proses selanjutnya. Perancangan dan Integrasi Sistem - 4

5 Preprocessing Thermocoupl e PreAmp Zero&Span Filtering 5 V - 2 V / 3 o C - 4 o C - 12 V - 5,1 V angkaian Zero & Span dan Filtering dijadikan satu, jika ilter di atas menggunakan komponen ilter akti. Perancangan dan Integrasi Sistem - 5

6 Konversi Data Personal Komputer Kuantisasi ADC - 5,1 V 3 o C - 4 o C angkaian Konversi Data atau Analog to Digital Converter (ADC). esolusinya ditentukan oleh jumlah bit yang bisa direpresentasikan terhadap tegangan input analog. Perancangan dan Integrasi Sistem - 6

7 Postprocessing Personal Komputer Kuantisasi - Linierisasi - Filtering - Statistical Processing Proses Postprocessing sangat perlu dilakukan jika data yang didapatkan dari proses sebelumnya tidak linier. Untuk melakukan proses ini tergantung g dari karakteristik data yang didapat dari proses sebelumnya. Perancangan dan Integrasi Sistem - 7

8 Proses Akusisi Data Analog Sinyal dari Sensor Analog PreAmp Zero&Span Filtering ADC Paralel/Serial Port Data Siap diproses Postprocessing Kuantisasi Komputer Perancangan dan Integrasi Sistem - 8

9 Keluaran Sensor Jika suatu sensor digunakan untuk mendeteksi objek isik, maka perubahan hasil pengukuran tersebut berupa: Tegangan Arus Frekwensi esistansi Kapasitansi Induktansi Sensor Pengolah Sinyal Perancangan dan Integrasi Sistem - 9

10 Keluaran Sensor berupa Perubahan Tegangan V in Pengolah Sinyal V out Tegangan yang dihasilkan sensor (V in ) berupa tegangan yang mempunyai rentang nilai dan harus disesuaikan dengan rangkaian selanjutnya (V out ) m i b os V Perancangan dan Integrasi Sistem - 2 1

11 angkaian Pengolah Sinyal: Zero & Span +V V in os i - +V -(m V + b) in 22 k +V + 22 k + -V -V +(m V in + b) 11 k comp - V out i V in os V V out // // comp os i m i V in b os V Perancangan dan Integrasi Sistem - 11

12 Keluaran Sensor berupa Perubahan Arus Arus in Pengolah Sinyal V out Arus yang dihasilkan sensor (I in )berupa arus yang mempunyai rentang nilai dan harus disesuaikan dengan rangkaian selanjutnya (V out ) m i I s Perancangan dan Integrasi Sistem

13 Pengolah Sinyal: Konverter Arus ke Tegangan i s - + +V op -V op V out = m z m i I s pot +V z + i +V op -V - -V op z pot << s V2 V1 ( / )( I V Z V 1 I1 i i 2 s I 1 ) Perancangan dan Integrasi Sistem - 13

14 Keluaran Sensor berupa Perubahan Frekwensi Frekwensi in Pengolah Sinyal V out Frekwensi yang dihasilkan sensor (F in ) yang mempunyai nilai tertentu dan harus disesuaikan dengan rangkaian selanjutnya (V out ) Perancangan dan Integrasi Sistem - 14

15 Pengolah Sinyal: Konverter Frekwensi ke Tegangan V 2x11, C 1 in T t t L x s in Perancangan dan Integrasi Sistem - 15

16 Keluaran Sensor berupa Perubahan esistansi i esistansi Pengolah Sinyal V out Perubahan resistansi () yang dihasilkan sensor memerlukan rangkaian jembatan agar tegangan (V out ) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan resistansi. Pengolah sinyal berupa Jembatan Wheatstone. Perancangan dan Integrasi Sistem - 16

17 Pengolah Sinyal: Jembatan Wheatstone E Sumber tegangan DC DVM Digital Volt Meter V out, jika Jika posisi i sensor diletakkan pada salah satu esistansi, i maka konigurasi ini dinamakan (One Active Sensor) Perancangan dan Integrasi Sistem

18 Jembatan Wheatstone dengan LM358 Perancangan dan Integrasi Sistem

19 Jembatan Wheatstone LM358 (high gain) Perancangan dan Integrasi Sistem

20 Bentuk Lain Wheatstone LM358 (high gain) Perancangan dan Integrasi Sistem - 2 2

21 Keluaran Sensor berupa Perubahan Kapasitansi i Kapasitansi Pengolah Sinyal V out Perubahan kapasitansi (C) yang dihasilkan sensor memerlukan rangkaian jembatan agar tegangan (V out ) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan kapasitansi. Pengolah sinyal berupa Jembatan Wien. Perancangan dan Integrasi Sistem - 21

22 Pengolah Sinyal: Jembatan Wien E Sumber tegangan DC DVM Digital Volt Meter V out, jika Z Z 1 2 Z Z 3 4 dengan mod ulasi Jika posisi sensor diletakkan pada salah satu Impedansi, maka konigurasi ini dinamakan (One Active Sensor) Perancangan dan Integrasi Sistem

23 Jembatan Wien dengan LM358 Perancangan dan Integrasi Sistem

24 Keluaran Sensor berupa Perubahan Induktansi Induktansi Pengolah Sinyal V out Mirip cara perubahan kapasitansi. Perubahan induktansi (L) yang dihasilkan sensor memerlukan rangkaian jembatan agar tegangan (V out ) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan induktansi. Pengolah sinyal berupa Jembatan Wien. Perancangan dan Integrasi Sistem - 24