Informatika Industri Dasar Sistem Pengukuran Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp. 594732 Fax.5931237 Email: pramudijanto@gmail.com Informatika Industri 1 1
Objektif: Proses Akusisi Data Pengolahan Sensor berupa : Tegangan Arus Frekwensi Perubahan esistansi Perubahan Kapasitansi Perubahan Induktansi Informatika Industri 1 2
Blok Sistem Pengaturan Otomatis Energy input Actuator Process under control Actual output Power interface Sensor Transmission Signal conditioner Set point (desired output) Controller Process variable (actual output) Transmission Informatika Industri 1 3
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. Informatika Industri 1 4
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. Informatika Industri 1 5
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. Informatika Industri 1 6
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. Informatika Industri 1 7
Proses Akusisi Data Analog Sinyal dari Sensor Analog Paralel/Serial Port PreAmp Zero&Span Filtering ADC Data Siap diproses Postprocessing Kuantisasi Komputer Informatika Industri 1 8
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 Informatika Industri 1 9
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 Informatika Industri 1 1
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 Informatika Industri 1 11
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 Informatika Industri 1 12
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 1 1 2 s I 1 ) f i I in I s Informatika Industri 1 13
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 ) Informatika Industri 1 14
Pengolah Sinyal: Konverter Frekwensi ke Tegangan V = 2x11, C f in 1 = T t t L s xf in Informatika Industri 1 15
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. Informatika Industri 1 16
Pengolah Sinyal: Jembatan Wheatstone E 1 2 DVM + - 3 E = Sumber tegangan DC DVM = Digital Volt Meter V, jika 1 3 4 out = = 2 4 Jika posisi sensor diletakkan pada salah satu esistansi, maka konfigurasi ini dinamakan (One Active Sensor) Informatika Industri 1 17
Jembatan Wheatstone dengan LM358 Informatika Industri 1 18
Jembatan Wheatstone LM358 (high gain) Informatika Industri 1 19
Bentuk Lain Wheatstone LM358 (high gain) Informatika Industri 1 2
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. Informatika Industri 1 21
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) Informatika Industri 1 22
Jembatan Wien dengan LM358 Informatika Industri 1 23
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. Informatika Industri 1 24