-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 1
Instrumentasi Sistem Pengaturan
Metode Pengukuran
Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng.Jurusan Teknik Elektro FTI ITS
Telp. 5947302 Fax.5931237Email: [email protected]
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 2
Objektif:Proses Akusisi DataKeluaran Sensor berupa :
TeganganArusFrekwensiPerubahan ResistansiPerubahan
KapasitansiPerubahan Induktansi
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 3
Metode Pengukuran
Teknik yang dilakukan untuk mengolah sinyal hasil keluaran
sensor
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 4
Proses Akusisi Data
PreprocessingPemrosesan awal suatu sinyal, yang terdiri dari:
amplifikasi, zero & span, dan pemfilteran.Konversi
DataPemrosesan dilakukan oleh komponen yang mengubah dari
representasi sinyal analog ke digital (ADC).PostprocessingProses
pengolahan lanjut yang perlu dilakukan sebelum data yang telah
terkonversi atau terkuantisasi diaplikasikan sebagai data
pengukuran untuk proses selanjutnya.
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 5
Preprocessing
Rangkaian Zero & Span dan Filtering dijadikan satu, jika
filter di atas menggunakan komponen filter aktif.
0
0
0
0
0
PreAmp
0
0
0
0
0
Zero&Span
0
0
0
0
0
Filtering
Thermocouple
50 V - 200 V / 30o C - 400o C 0 - 12 V 0 - 5,10 V
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 6
Konversi Data
Rangkaian Konversi Data atau Analog to Digital Converter(ADC).
Resolusinya ditentukan oleh jumlah bit yang bisa direpresentasikan
terhadap tegangan input analog.
Kuantisasi0
0
0
0
0
ADC
0 - 5,10 V
Personal Komputer
30 o C - 400 o C
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 7
Postprocessing
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.
Kuantisasi
Personal Komputer
- Linierisasi - Filtering - Statistical Processing
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 8
Proses Akusisi Data Analog
0
0
0
0
0
PreAmp
0
0
0
0
0
Zero&Span
0
0
0
0
0
Filtering
0
0
0
0
0
ADC
Kuantisasi
Sinyal dariSensor Analog
Paralel/SerialPort
PostprocessingData Siapdiproses
Komputer
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 9
Keluaran Sensor
Jika suatu sensor digunakan untuk mendeteksi objek fisik, maka
perubahan hasil pengukuran tersebut berupa:
TeganganArusFrekwensiResistansiKapasitansiInduktansi
Sensor
Pengolah Sinyal
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 10
Keluaran Sensor berupa Perubahan Tegangan
Pengolah SinyalVin Vout
Tegangan yang dihasilkan sensor (Vin) berupa tegangan yang
mempunyai rentang nilai dan harus disesuaikan dengan rangkaian
selanjutnya (Vout)
0
Vout
VRR
bos
f=
i
f
RR
m =
Vin
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 11
Rangkaian Pengolah Sinyal: Zero & Span
Rcomp
Ri
Rf+V
+V
-V
-
+ +(m Vin + b)
+V
-V
-
+
Ros 22 k
22 k
11 k
Vin
-(m Vin + b)
0
Vout
VRR
bos
f=
ini
f VRR
m =
VRR
VRR
Vos
fin
i
fout +=
iosfcomp RRRR ////
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 12
Keluaran Sensor berupa Perubahan Arus
Pengolah SinyalArusin Vout
Arus yang dihasilkan sensor (Iin) berupa arus yang mempunyai
rentang nilai dan harus disesuaikan dengan rangkaian selanjutnya
(Vout) 0
Vout
si
f IRRR
m =
IinI1 I2V1
V2
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 13
Pengolah Sinyal: Konverter Arus ke Tegangan
0
Vout
si
f IRRR
m =
IinI1 I2V1
V2+Vop
-Vop
-
+
Vout = m + Vz
I
RfRpot
Ri
RfRi
Rs
+Vop
-Vop
+
--V
+VVz
Vz
I
Rpot
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 14
Keluaran Sensor berupa Perubahan Frekwensi
Pengolah SinyalFrekwensiin Vout
Frekwensi yang dihasilkan sensor (Fin) yang mempunyai nilai
tertentu dan harus disesuaikan dengan rangkaian selanjutnya
(Vout)
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 15
Pengolah Sinyal: Konverter Frekwensi ke Tegangan
Tf
xfRRCR,xV
in
ins
Ltt
1
112
=
=
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 16
Keluaran Sensor berupa Perubahan Resistansi
Pengolah SinyalResistansi Vout
Perubahan resistansi (R) yang dihasilkan sensor memerlukan
rangkaian jembatan agar tegangan (Vout) yang dihasilkan ekivalen
dengan perubahan resistansi. Pengolah sinyal berupa Jembatan
Wheatstone.
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 17
Pengolah Sinyal: Jembatan Wheatstone
R1
R2
R3
E DVM+ -
R44
3
2
1,0RR
RRjikaV
MeterVoltDigitalDVMDCteganganSumberE
out ==
==
Jika posisi sensor diletakkan pada salah satu Resistansi, maka
konfigurasi ini dinamakan (One Active Sensor)
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 18
Jembatan Wheatstone dengan LM358
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 19
Jembatan Wheatstone LM358 (high gain)
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 20
Bentuk Lain Wheatstone LM358 (high gain)
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 21
Keluaran Sensor berupa Perubahan Kapasitansi
Pengolah SinyalKapasitansi Vout
Perubahan kapasitansi (C) yang dihasilkan sensor memerlukan
rangkaian jembatan agar tegangan (Vout) yang dihasilkan ekivalen
dengan perubahan kapasitansi. Pengolah sinyal berupa Jembatan
Wien.
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 22
Pengolah Sinyal: Jembatan Wien
Z1
Z2
Z3
Osc.Wien DVM+ -
Z4 4
3
2
10ZZ
ZZjika,V
MeterVoltDigitalDVMulasimoddenganDCteganganSumberE
out ==
=
=
Jika posisi sensor diletakkan pada salah satu Impedansi, maka
konfigurasi ini dinamakan (One Active Sensor)
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 23
Jembatan Wien dengan LM358
-
Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 24
Keluaran Sensor berupa Perubahan Induktansi
Pengolah SinyalInduktansi Vout
Mirip cara perubahan kapasitansi. Perubahan induktansi (L) yang
dihasilkan sensor memerlukan rangkaian jembatan agar tegangan
(Vout) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan induktansi.
Pengolah sinyal berupa Jembatan Wien.
Instrumentasi Sistem PengaturanObjektif:Metode PengukuranProses
Akusisi DataPreprocessingKonversi DataPostprocessingProses Akusisi
Data AnalogKeluaran SensorKeluaran Sensor berupa Perubahan
TeganganRangkaian Pengolah Sinyal: Zero & SpanKeluaran Sensor
berupa Perubahan ArusPengolah Sinyal: Konverter Arus ke
TeganganKeluaran Sensor berupa Perubahan FrekwensiPengolah Sinyal:
Konverter Frekwensi ke TeganganKeluaran Sensor berupa Perubahan
ResistansiPengolah Sinyal: Jembatan WheatstoneJembatan Wheatstone
dengan LM358Jembatan Wheatstone LM358 (high gain)Bentuk Lain
Wheatstone LM358 (high gain)Keluaran Sensor berupa Perubahan
KapasitansiPengolah Sinyal: Jembatan WienJembatan Wien dengan
LM358Keluaran Sensor berupa Perubahan Induktansi
