View
235
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
1/28
KARAKTERISTIK SENSORIMANDA FACHRUDDIN4211411020
JURUSAN FISIKA
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
2/28
FOKUS BAHASAN TRANSFER FUNCTION
SPAN (FULL-SCALE INPUT)
FULL-SCALE OUTPUT
AKURASI
KALIBRASI
KALIBRASI ERROR
HYSTERESIS
SATURATION
REPEATABILITY
DEADBAND
RESOLUTION
SPECIAL PROPERTIES
OUTPUT IMPEDANCE
EKSITASI
KARAKTERISTIK DINAMIS
FAKTOR LINGKUNGAN
RELIABILITY
APLIKASI KARAKTERISTIK
KETIDAKPASTIAN
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
3/28
TRANSFER FUNCTION Fungsi ideal mungkin dinyatakan dalam bentuk table harga, grafik
persamaan matematika
Hubungan stimulus keluaran yang ideal itu dikarakterisasikan yang
disebut fungsi transfer.
Fungsi ini ditetapkan bergantung antara sinyal listrik S yang diprod
oleh sensor dan stimulus , = (), dimana S sebagai fungsi s
Contoh pada kasus hubungan linier unidimensional
= +
= intercept (menahan), contoh : sinyal keluaran saat sinyal masu
nol
= slope (yang kadang-kadang disebut sensitivitas).
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
4/28
S adalah satu karakteristik dari sinyal listrik keluaran yang digunak
akuisisi data sebagai sensor keluaran.
Mungkin juga amplitude, frekuensi, atau fase, bergantung pada sif
sensor.
Contoh : Fungsi transfer dari sensor radiasi termal (infrared)
Representasi grafis hubungan Tb dan V pada sebuah sensor radia
termal
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
5/28
SPAN (FULL-SCALE INPUT Rentang dinamis dari stimulus yang mungkin dikonversi oleh sebu
sensor itu disebut span atau masukan skala penuh full (FS).
Span merepresentasikan kemungkinan nilai masukan tertinggi yan
dapat berlaku untuk sensor tanpa menyebabkan ketidaktelitian bes
yang tak dapat diterima.
Untuk sensor yang sangat lebar dan karakteristik respon taklinier,
rentang dinamis dari masukan stimuli sering diungkapkan dalam d
Skala decibel menunjukkan besar sinyal dengan nomer yang lebi
yang dalam banyak kasus, jauh lebih tepat.
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
6/28
Decibel itu sama dengan 10 kali log perbandingan dari power (tab
1 dB = 10 log2
1
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
7/28
FULL-SCALE OUTPUT FSO adalah perbedaan
aljabar antara keluaransinyal elektrik yang
diukur dengan masukan
stimulus maksimum dan
masukan stimulusterendah yang
diterapkan.
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
8/28
AKURASI Akurasi adalah seberapa tepat nilai stimulus dapat
direpresentasikan
Dalam kontek akurasi nilai yang sebeneranya dihitung
adalah ketidakakuratan
Ketidakakuratan (inaccuracy) adalah nilai deviasi
(penyimpangan) terjauh yang dihasilkan oleh sensor
dibandingkan dengan nilai ideal atau nilai sebenarnya d
masukan stimulus
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
9/28
AKURASI Sensor perpindahan linear menghasilkan output (S) nilai 1 m
(milivolt) setiap stimulus (s) perpindahan sejauh 1 mm (milim
maka idealnya akan memiliki grafik transfer function berbentgaris dengan kemiringan (sensitifitas) B = 1mV/1mm
Namun pada prakteknya ketika diberikan s = 10mm ternyata
menghasilkan S=10.5 mV.
Dengan fungsi invers maka didapatkan stimulus seharusnya
adalah sx = S/B = 10.5 mV/1(mV/mm)=10.5 mm
Kemudian kita bandingkan dengan nilai aktual diperoleh ada
kesalahan perkiraan perpindahan oleh sensor yaitu sebesar
= 0.5 mm disebut sebagai kesalahan penyimpangan atau
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
10/28
ILUSTRASI
Sehinga bisa dikatakan bahwa dalam 10mm ketidakakuratan sens
adalah 0.5mm atau bisa dikatakan bahwa ketidak akuratan sensor
sebesar 0.5/10 = 5 %
Hal ini memungkinkan adanya eror lebih besar ketika pergeserann
semakin jauh
Jika eksperimen dilakukan berulang dan hasilnya tetap saja memb
eror 5 % maka boleh disebut bahwa sensor memiliki eror sistemat
sebesar 5% setiap 10mm span
Pada kenyataannya eror sistematis yang demikian tidak ada, yang
eror sistematis adalah nilai rata-rata dari beberapa kali eksperimen
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
11/28
Inacuracy bisa disebabkan :
Variasi material
Kualitas pekerjaan
Kesalahan desain
Toleransi dalam manufaktur, dll
Inacuracy tetaplah tidak boleh
melebihi batasan akurasi
tertentu
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
12/28
CALIBRATION Adalah proses verifikasi akurasi suatu alat/pirant
dengan sebuah acuan standard tertentu
Acuan dapat berupa Rancangan awal
Kondisi tertentu
MANFAAT KALIBRASI
MENJAGA KONDISI INSTRUMEN UKUR DAN BAHAN UKUR AGAR TETAP SE
DENGAN SPESEFIKASINYAUNTUK MENDUKUNG SISTEM MUTU YANG DITERAPKAN DI BERBAGAI IND
PADA PERALATAN LABORATORIUM DAN PRODUKSI YANG DIMILIKI.
BISA MENGETAHUI PERBEDAAN (PENYIMPANGAN) ANTARA HARGA BENA
DENGAN HARGA YANG DITUNJUKKAN OLEH ALAT UKUR.
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
13/28
CALIBRATION ERROR Adalah toleransi
ketidakakuratan yang
diijinkan oleh (pabrik)pembuat sensor yang
bersifat sistemik
Kalibrasi eror ini dapat
ditambahkan dengan porsi
yang sama untuk semuakondisi ataupun berbeda
bergantung tipe erornya
Gambar Kalibrasi error
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
14/28
HYSTERESIS EROR Adalah pergeseran output
sensor pada kondisi (titik)
sinyal masukan tertentu yangdicapai dari arah yang
berlawanan
Penyebab :
Bentuk geometri desain
Friction (gesekan)
Perubahan struktur material
Gambar. Fungsi transfer dengan
histerisis
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
15/28
SATURATION EROR Adalah kejenuhan, kondisi dimana output sensor ti
lagi mampu memberikan nilai seperti yang diingink
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
16/28
REPEATABILITY EROR Adalah ketidakmampuan sensor untuk memberikan
yang sama pada kondisi (penyensoran) yang sama
Penyebab : Derau panas
Plastisitas Material
Build up charge, dll
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
17/28
DEAD BAND Adalah ketidakmampuan sensor ketika bekerja dal
range input tertentu
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
18/28
RESOLUTION Adalah nilai step kenaikan stimulus terkecil yang m
bisa dirasakan sensor
Bila tidak ada langkah-langkah terukur dalam sinyaoutput, dikatakan bahwa sensor memiliki resolusi te
menerus atau sangat kecil (kadang-kadang keliru
disebut sebagai " resolusi tak terbatas ").
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
19/28
SPECIAL PROPERTIES Properties tertentu kadang dibutuhkan pada beber
sensor,
Misal pada light detector yang sensitif pada bandw
optik tertentu sehingga diperlukan spesifikasi terten
guna medapatkan respon spektral mereka
OUTPUT IMPEDANCE
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
20/28
OUTPUT IMPEDANCE Impedansi keluaran
Penting untuk diketahui agar keterhubungan senso
rangkaian elektronik bisa dilakukan dengan lebih b Untuk meminimalkan distorsi sinyal output, sensor
menghasilkan arus (B) harus memiliki impedansi
keluaran setinggi mungkin dan masukan sirkuit
impedansi harus rendah. Untuk koneksi tegangan
sensor lebih baik dengan Zout lebih rendah dan sir
harus memiliki Zin setin i raktis.
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
21/28
EKSITASI Eksitasi adalah sinyal listrik yang dibutuhkan untuk ope
sensor aktif. Eksitasi ditentukan sebagai jarak tegangan
/ atau arus.
Eksitasi dapat berupa tegangan dan atau arus tertentu
Kesalahan dalam memberikan sinyal eksitasi akan
mengganggu transfer funtion yang berarti akan
menimbulkan kesalahan juga pada outputnya
Contohnya :
Arus maksimum melalui thermistor
di udara masih 50 A
dalam air 200 A
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
22/28
DYNAMIC CHARACTERISTIC Untuk beberapa hal, sensor digunakan dalam kond
yang berubah secara drastis, sedangkan respon ya
diberikan terkadang lambat/kurang bisa mengikuti
perubahan (karena sensor ataupun penghubungdengan stimulus) sehingga sensor akan memiliki
sebuah karakteristik yang tergantung dengan wakt
(time dipendent characteristic) hal inilah yang diseb
sebagai Karakteristik dinamis
Banyak terjadi di sistem kendali seperti pada saat fpemanasan/persiapan sebuah sistem
DYNAMIC CHARACTERISTIC
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
23/28
DYNAMIC CHARACTERISTIC Jenis respon:
(A) tidak terbatas atas dan frekuensi yang
lebih rendah;
(B) orde pertama terbatas dengan
frekuensi cutoff atas;
(C) orde pertama terbatas frekuensi cutoff
rendah;
(D) orde pertama terbatas baik atas dan
frekuensi cutoff rendah;
(E) respon bandwidth sempit (resonansi);
(F) bandwidth yang lebar dengan resonan.
ENVIRONMENTAL FACTOR
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
24/28
ENVIRONMENTAL FACTOR Faktor yang dapat mempengaruhi kinerja sensor sa
satunya adalah faktor lingkungan
Tempat penyimpanan
Perubahan ekstrim lingkungan
Temperatur
RELIABILITY
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
25/28
RELIABILITY Adalah kemampuan sensor untuk melakukan fungs
pada kondisi dan waktu tertentu
Realibility menggambarkan kemungkinan piranti se
dapat beroperasi setelah berapa lama atau setelah
berapa kali pemakaian
APLICATION CHARACTERISTI
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
26/28
APLICATION CHARACTERISTI Adalah karakteristik mengenai di mana sebuah sen
akan diaplikasikan
Semakin penting dan khusus aplikasi yang dibuat m
biasanya akan memerlukan sensor dengan kualitas
tinggi dengan konsekuensi harga juga tinggi
UNCERTAINTY
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
27/28
UNCERTAINTY Di dunia ini tidak ada sesuatu yang sempurna termasuk
dalam sensor. Lama pemakaian, kondisi lingkungan,
kesalahan manusia, komponen yang terlibat dan faktor
lainnya sangat bisa mempengaruhi kinerja sensor dalaini adalah merubah sinyal outputnya (meski sangat kec
Semua yang telah diketahui adalah kira-kira mulai dari
pemodelan sensor hingga proses manufakturnya
Oleh International Committee for Weights and Meas
(CIPM
) membagi uncertainty dalam 2 tipe Tipe A : Yang dievaluasi dengan metode statistik
Tipe B : Yang dievaluasi dengan cara lain
REFERENSI
7/22/2019 Karakteristik Sensor Final
28/28
REFERENSI Handbook Of Modern Sensors Physics,
Designs,and Applications 3th Edition [Cha
2] http://id.wikipedia.org/wiki/kalibrasi
Recommended