Pengukuran Teknik STT Mandala

Transkripsi

1 Pengukuran Teknik STT Mandala

2 Isi Pendahuluan sinyal listrik dalam pengukuran Pengkondisian sinyal listrik hasil pengukuran Penguat sinyal Pembagian sinyal tegangan Penyaringan sinyal listrik Pengkonversian sinyal Peralatan indikator dan perekaman data

3 Pendahuluan Hampir semua sensor untuk pengukuran saat ini menghasilkan output sinyal listrik Yang biasanyadiukur: - Teganganlistrik(mis: 0 5 V, 0 10 V) - Aruslistrik(standar: 4 ma 20 ma) - Frekuensi/pulsa(denganfrequency counter/pulse counter)

4 Teganganlistrik Accelerometer ( di smartphone)

5 Aruslistrik Pressure transmitter

6 Frekuensi/pulsa Pressure transmitter

7 Keuntungan sensor dengan output sinyal listrik 1. Mudah untuk mengirim data sinyal listrik dari satu titik pengukuran ke titik pengumpulan data

8 Keuntungan sensor dengan output sinyal listrik 2. Mudah untuk memperkuat, menyaring atau memodifikasi sinyal

9 Keuntungan sensor dengan output sinyal listrik 3. Mudah untuk merekam/menyimpan sinyal

10 Tahap-tahapdalamsistem pengukurandengansinyallistrik

11 Terminologi Sensor : peralatan peraba dengan output listrik Transducer : peralatan yang mengkonversi informasi proses pengukuran Sensor adalahtransducer Istilahlain daritransducer : gage, cell, pickup, transmitter etc

12 Isi Pendahuluan sinyal listrik dalam pengukuran Pengkondisian sinyal listrik hasil pengukuran Penguat sinyal Pembagian sinyal tegangan Penyaringan sinyal listrik Pengkonversian sinyal Peralatan indikator dan perekaman data

13 Pengkondisiansinyal Beberapa tahap-tahap dalam pengkondisian sinyal: Penguatan sinyal Pengurangan sinyal Penyaringan sinyal Diferensiasi/integrasi Linearisasi Konversisinyaldarisatubentukkebentuklainnya, misalnya dari tahanan listrik ke tegangan listrik etc

14 Pengkondisiansinyal

15 Isi Pendahuluan sinyal listrik dalam pengukuran Pengkondisian sinyal listrik hasil pengukuran Penguat sinyal Pembagian sinyal tegangan Penyaringan sinyal listrik Pengkonversian sinyal Peralatan indikator dan perekaman data

16 Penguatansinyal Banyak transducer yang menghasilkan sinyal dengan teganganrendah mv atauµv (mis: thermocouple dalam mv) Sulit untuk mengirim sinyal yang sangat kecil tsb dan sistem pemroses(mis: CPU) memerlukan tegangan input dalamrentang 0-5 V atau0-10v Teganganyg keciltsbbisadiperbesardengan: amplifier

17 Penguattegangan Gain = V o /V i gain dalam rentang ` kadang bisa sampai Dalam decibels (db) G db = 20 log 10 G=20 log 10 V o /V i

18 ResponsFrekuensiAmplifier Amplifier dapat memiliki gain yang berbeda untuk frekuensi sinyal yang berbeda Rentang frekuensi di mana gain yg diperoleh konstan: Bandwith f c : cut-off frequency

19 Loading Error I=V/R=0,095 /( ) = 0,0211 ma V amp = RI = 4000x0, =3 = 84,4 mv Terjadi loading errror sebesar 10,6 mv (11%)

20 Operational Amplifier simbol Model yg disederhanakan Secara umum: V o =g (V p -V n ) Di manag = gain dariop-amp

21 Noninvertingamplifier G = 1 + R 2 /R 1 f c = GPB/G di mana GBP : gain-bandwith product Yang merupakan karakteristik sebuah op-amp contoh: op amp µa741, GBP = 1 MHz φ = -tan -1 f/f c Respons frekuensi

22 Ilustrasi Tentukannilai tahananr1 danr2 untukop-amp 741 dengangain 10 Tentukan cut-off frequency dan pergeseran fase dari tegangan input sinusoid dengan frequency Hz Solusi : G = 10 = 1 +R 2 /R 1 Jikadipilih R1=10 kω, R2 adalah90 kω Op-amp 741 memiliki GBP 1 MHz Maka f c = GBP/G = 10 6 /10 = 100 khz Sudutfasepada10 khz φ = -tan -1 f/f c = -tan / = -5,7 0

23 Inverting amplifier G = -R 2 /R 1 GBP inv = R 2 /(R 1 +R 2 ) x GBP noninv

24 Isi Pendahuluan sinyal listrik dalam pengukuran Pengkondisian sinyal listrik hasil pengukuran Penguat sinyal Pembagian sinyal tegangan Penyaringan sinyal listrik Pengkonversian sinyal Peralatan indikator dan perekaman data

25 Pengurangansinyaltegangan Dalampengukuran, kadang terjadioutput tegangan mempunyai nilai yang lebih tinggi darirentang input komponen pemrosesan berikutnya, maka tegangan tsb harus dikurangi (attenuate), contohnya dengan voltage divider

26 Isi Pendahuluan sinyal listrik dalam pengukuran Pengkondisian sinyal listrik hasil pengukuran Penguat sinyal Pembagian sinyal tegangan Penyaringan sinyal listrik Pengkonversian sinyal Peralatan indikator dan perekaman data

27 Penyaringsinyal(filter) Filter : rangkaian yang meloloskan sinyal dengan frekuensi tertentu dan Menolak atau mengurangi sinyal dengan frekuensi lainnya Low pass filter High pass filter Band-pass filter Band-reject filter

28 Low-Pass Filter RC Filter f c = 1 2πRC V V out in = 1+ 1 ( f/ f ) 2 c

29 High-Pass RC Filter f c = 1 2πRC V V out in = 1 ( f/ fc) + ( f/ f ) 2 c

30 Ilustrasi Suatu sinyal hasil pengukuran mempunyai frekuensi kurang dari 1 khz teta[o terdapat sinyal lain (noise) dengan frekuensi 1 MHz. Rancanglah sebuah filter RC yang mengurangi noise hingga 1%nya dengan menggunakan kapasitor 0,01 mf. Apakah efek dari filter tersebut terhadap sinyal yang dengan frekuensi maksimumnya(1khz)

31 Ilustrasi Sinyal pulsa untuk motor step dikirimkan pada frekuensi 2000 Hz. Rancanglah sebuah high-pass filter untuk mengurangi noise berfrekuensi 60 Hz (dari listrik jalajala) dan mengurangi sinyal pulsa tidak lebihdari 3 db.

32 Tahapperancanganfilter Tentukan cut-off frequency Tentukan nilai kapasitor yg digunakan berdasar standaryang ada(pf µf) Tentukantahananygdiperlukan(1kΩ 1 MΩ) Cari tahanan standar yg dekat dgn hasil perhitungan tsb Pertimbangkan tolerasi tahanan dan kapasitor

33 Band-pass filter H H L C R f 2π 1 = L L H C R f 2π 1 = ( ) ( ) [ ] L H H L L H H in out R R r f f r f f f f f f V V = =

34 Filter lain Band-reject filter Twin-notch filter

35 Isi Pendahuluan sinyal listrik dalam pengukuran Pengkondisian sinyal listrik hasil pengukuran Penguat sinyal Pembagian sinyal tegangan Penyaringan sinyal listrik Pengkonversian sinyal Peralatan indikator dan perekaman data

36 Konversisinyaltahanan-tegangan ( )( ) RR R R V R R R R RR R R V V R R R V V R R R V V V V b a b a = + + = + = + = = Jembatan Wheatstone

37 Ilustrasi Tentukan 1. R 4 jikajembatanwheatstone menjadi noldengan R 1 = 1000 Ω, R2 = 842 Ω, and R 3 = 500 Ω. 2. Offset teganganjikategangansupply 10.0 V. tahanan2 di jembatanadalahr1 = R2 = R3 = 120 Ω and R4 = 121 Ω.

38 Konversiarusketegangan

39 Isi Pendahuluan sinyal listrik dalam pengukuran Pengkondisian sinyal listrik hasil pengukuran Penguat sinyal Pembagian sinyal tegangan Penyaringan sinyal listrik Pengkonversian sinyal Peralatan indikator dan perekaman data

40 Digital Multimeter

41 Oscilloscope

42 Strip-chart recorder

43 Terima kasih