Instrumentasi Sistem Pengaturan

Transkripsi

1 Instrumentasi Sistem Pengaturan Metode Pengukuran Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp Fax Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 1

2 Objektif: Proses Akusisi Data Keluaran Sensor berupa : Tegangan Arus Frekwensi Perubahan esistansi Perubahan Kapasitansi Perubahan Induktansi Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 2

3 Metode Pengukuran Teknik yang dilakukan untuk mengolah sinyal hasil keluaran sensor Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 3

4 Proses Akusisi Data Preprocessing Pemrosesan awal suatu sinyal, yang terdiri dari: amplifikasi, zero & span, dan pemfilteran. 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. Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 4

5 Preprocessing Thermocoupl e PreAmp Zero&Span Filtering 5 µv - 2 µv / 3 o C - 4 o C - 12 V - 5,1 V angkaian Zero & Span dan Filtering dijadikan satu, jika filter di atas menggunakan komponen filter aktif. Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 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. Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 6

7 Personal Komputer Postprocessing Kuantisasi - Linierisasi - Filtering - Statistical Processing Proses Postprocessing sangat perlu dilakukan jika data yang didapatkan dari proses sebelumnya tidak linier. Untuk melakukan proses ini tergantung dari karakteristik data yang didapat dari proses sebelumnya. Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 7

8 Proses Akusisi Data Analog Sinyal dari Sensor Analog PreAmp Zero&Span Filtering ADC Paralel/Serial Port Data Siap diproses Postprocessing Kuantisasi Komputer Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 8

9 Keluaran Sensor Jika suatu sensor digunakan untuk mendeteksi objek fisik, maka perubahan hasil pengukuran tersebut berupa: Tegangan Arus Frekwensi esistansi Kapasitansi Induktansi Sensor Pengolah Sinyal Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 9

10 Keluaran Sensor berupa Perubahan Tegangan V in Pengolah Sinyal V out V out Tegangan yang dihasilkan sensor (V in ) berupa tegangan yang mempunyai rentang nilai dan harus disesuaikan dengan rangkaian selanjutnya (V out ) m = f i V in b = f os V Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 1

11 angkaian Pengolah Sinyal: Zero & Span +V V in os i - comp f +V 22 kω + + +(m V in + b) -V -(m V 22 kω in + b) - 11 kω +V -V V f out = Vin + i f os V V out // // comp f os i m = f i V in b = f os V Instrumentasi Sistem Pengaturan

12 Keluaran Sensor berupa Perubahan Arus Arus in Pengolah Sinyal V out V out Arus yang dihasilkan sensor (I in ) berupa arus yang mempunyai rentang nilai dan harus disesuaikan dengan rangkaian selanjutnya (V out ) V 2 V 1 m = I 1 I 2 f i I in I s Instrumentasi Sistem Pengaturan

13 Pengolah Sinyal: Konverter Arus ke Tegangan I pot +V -V I s V z + - i i +V op -V op f Vz - + f +V op -V op pot << f V out = m + V z V s Z V 2 V 1 = ( = V 1 f V out m = I 1 I 2 V2 V / )( I f i i I s I 1 ) f i I in I s Instrumentasi Sistem Pengaturan

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 ) Instrumentasi Sistem Pengaturan

15 Pengolah Sinyal: Konverter Frekwensi ke Tegangan V = 2x11, C f in 1 = T t t L s xf in Instrumentasi Sistem Pengaturan

16 Keluaran Sensor berupa Perubahan esistansi 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. Instrumentasi Sistem Pengaturan

17 Pengolah Sinyal: Jembatan Wheatstone E 1 2 DVM E = Sumber tegangan DC DVM = Digital Volt Meter V jika out =, = 2 4 Jika posisi sensor diletakkan pada salah satu esistansi, maka konfigurasi ini dinamakan (One Active Sensor) Instrumentasi Sistem Pengaturan

18 Jembatan Wheatstone dengan LM358 Instrumentasi Sistem Pengaturan

19 Jembatan Wheatstone LM358 (high gain) Instrumentasi Sistem Pengaturan

20 Bentuk Lain Wheatstone LM358 (high gain) Instrumentasi Sistem Pengaturan - 3 2

21 Keluaran Sensor berupa Perubahan Kapasitansi 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. Instrumentasi Sistem Pengaturan

22 Pengolah Sinyal: Jembatan Wien Z 1 Z 3 E = Sumber tegangan DC dengan mod ulasi Osc.Wien Z 2 DVM + - DVM = Digital Volt Meter V, jika 1 3 out = = Z 4 Z2 Z 4 Z Z Jika posisi sensor diletakkan pada salah satu Impedansi, maka konfigurasi ini dinamakan (One Active Sensor) Instrumentasi Sistem Pengaturan

23 Jembatan Wien dengan LM358 Instrumentasi Sistem Pengaturan

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. Instrumentasi Sistem Pengaturan