Belajar Instrumentasi - Sensor Magnet
-
Upload
billions-abraham -
Category
Documents
-
view
845 -
download
5
description
Transcript of Belajar Instrumentasi - Sensor Magnet
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Kelompok:
Billion Abraham 6091806
Buyung.C 6091811
Semuel 6081010
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Sensor magnet
Sensor magnet terdapat banyak variasi danjenisnya, tetapi yang umum ada 2, yaitu:
a. LVDT
b.Hall effect
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
LVDT
SENSOR
LVDT
• Merupakan transformator elektrik yang digunakan untuk mengukur perpindahan linear.
• LVDT memiliki 3 kumparan solenoid yang diletakkan di tepi ujung tabung. Kumparan pusat merupakan lilitan primer, sedangkan 2 kumparan di luarnya merupakan lilitan sekunder.
• Kumparannya dililitkan pada kaca polimer berongga yang stabil terhadap suhu.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Contoh LVDT
Linear Position Sensor
• Magnetostrictive- Linear Position Sensor (SMC series)
LVDT- DC LVDT (SLGD19, SLSD19 series)- MINI AC LVDT (SLGA09 series)- MINI AC LVIT (SLGA05 series)
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Keunggulan LVDT
• Tidak ada kontak listrik yang melalui elemen pendeteksi posisi pada transduser, resolusi tak terbatas, dan tahan lama
• Tidak ada gesekan inti dengan tabung LVDT sehingga hasil perhitungannya akurat.
• Bentuknya kasar sehingga dapat digunakan di lingkungan yang ekstrem
• Resolusi tak terbatas sehingga hanya muncul sangat kecil pergeseran pengukuran perpindahan inti
• Pengukuran mutlak karena tidak ada kehilangan posisi/perpindahan saat daya hilang
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
LVDT AC to DC Converter
Ada 2 macam cara yaitu:
1. Differential Conditioner Board
2. Ratiometric Conditioner Board
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Differential Conditioner Board
• Untuk menghitung Vout saja
• CT (Centre Tap) lilitan sekunder tidak digunakan
• Ketika intinya digerakkan menjauhi pusat lilitan, outputnya akan bertambahsefase dengan input, dan akan bertambah berlawanan fase dengan input jikadigerakkan ke arah sebaliknya.
• Output yang berupa sinyal AC akan didemodulasi dan diubah menjadi sinyal DC yang kita ukur.
• Hal-hal yang mempengaruhi output DC yaitu sebagai berikut:a. Temperatur kerjab. Temperatur lingkunganc. Temperatur sensord. Frekuensi tegangan inpute. Level dan penyimpangan tegangan inputf. Pergantian fase antara tegangan input ke outputg. Noise pada kabel LVDT
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Ratiometric Conditioner Board
• Menghitung Vout1 dibagi dengan Vin (real time), lalu sinyal AC yang dihasilkan diubah ke sinyal DC
• Ratio = (Va-Vb)/(Va+Vb) or Vout/Vin
• Penggunaan board ini menjamin beberapa hal sebagai berikut:a. Menjamin level ketahanan tegangan input tanpa
dipengaruhi proses demodulasib. Hasil demodulasi output tidak terpengaruh tegangan
inputc. Bandwidth output yang dihasilkan lebih lebard. Tahan terhadap noise dari kabel LVDTe. Transduser dapat diganti-ganti hampir tanpa kalibrasi ulang
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Cara mendapatkan DC signal dari Vout AC signal
• Mengambil nilai mutlak dari tegangan output AC dengan menggunakan diode dan op amp untuk memperkuat sinyal.
• Digunakan 2 buah dioda. Dioda yang satu digunakan untuk mengambil nilai positif, sedangkan diode yang kedua untuk mengambil nilai negatifnya. Lalu, op amp digunakan, yaitu fungsi substraksi atau pengurangan。
• Sinyal difilter dengan low pass filter, lalu diperkuat dengan amplifier dan di-offset agar terdapat referensi titik 0 V
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Konstruksi Wiring LVDT
• Terdapat 2 macam yaitu :
1. Open wiring
2. Ratiometric wiring
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Open wiring
Pengaturan kabel LVDT seperti di atas disebut open wiring. Rumusnya sebagai berikut:
D = M. VoutD = perpindahan posisiM = sensitivitas transformator (gradient kemiringan kurva tegangan)
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Cara kerja Open Wiring
Arus AC digerakkan melalui lilitan primer sehingga memunculkan tegangan induksi pada lilitan sekunder.
Range frekuensi: 1—10KHz (biasanya 3 Vrms 3 kHz) Kumparan diletakkan secara reverse series sehingga Vout yang dihasilkan merupakan beda tegangan antara 2 kumparan sekunder.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Cara kerja Open Wiring
Ketika intinya berada di posisi central, kedua kumparan sekunder menghasilkan tegangan induksi yang sama sehingga Vout = 0 V. Vout juga semakin meningkat tetapi berbeda fase dengan tegangan primer.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Ratiometric Wiring
Rumusnya sebagai berikut:
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
HALL EFFECT SENSOR
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Diawali dengan penemuan hall effect oleh Edwin Hall pada tahun 1879.
Produksi tegangan (tegangan Hall)melalui konduktor
elektrik, melintang ke arus listrik dalam konduktor dan medan magnet yang tegak
lurus dengan arus.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Penjelasan Hall Effect
Gambar 1. Efek Hall. a) Partikel positif bergerak ke kanan,b) Partikel negatif bergerak ke kiri [6]
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Penjelasan Hall EffectPada gambar 1.a, diasumsikan bahwa arus tersebut terdiri atas muatanpositif yang bergerak ke kanan. Gaya magnetik pada partikel ini adalahF= qv B dengan v merupakan kecepatan pembawa muatan.
Partikel positif bergerak ke atas lempengan, yang membuat bagianbawah lempengan itu mengandung muatan negatif. Pemisahan muatanini menghasilkan medan elektrostatik pada lempengan yang melawangaya magnetik pada pembawa muatannya. Apabila medan elektrostatikdan medan magnetik seimbang, pembawa muatan tidak lagi bergerak keatas.
Pada keadaan setimbang, bagian atas lempengan tadi bermuatan lebihpositif, sehingga berada pada potensial yang lebih tinggi dari bagianbawah yang bermuatan negatif.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Latar Belakang Hall Effect Sensor
Kelemahan dari detektor dengan menggunakan induktor adalah kekuatan medan magnet yang statis (kekuatan medan magnetnya tidak berubah) tidak dapat dideteksi.
Oleh sebab itu diperlukan cara yang lain untuk mendeteksinya yaitu dengan sensor yang dinamakan dengan ‘hall effect’ sensor.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Hall effect sensor merupakan sensor yang dapat merespon intensitas medan magnet yang terdapat disekitarnya dengan cara mengubah kekuatan medan magnet menjadi sinyal listrik.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Struktur Hall Effect Sensor
Sensor hall effect ini hanya terdiri dari sebuah lapisan silikon dan dua buah elektroda pada masing-masing sisi silikon.
Hal ini akan menghasilkan perbedaan tegangan pada outputnya ketika lapisan silikon ini dialiri oleh arus listrik.
Tanpa adanya pengaruh dari medan magnet maka arus yang mengalir pada silikon tersebut akan tepat ditengah-tengah silikon dan menghasilkan beda tegangan 0 volt pada outputnya.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Cara Kerja• Ketika terdapat medan magnet mempengaruhi sensor ini maka arus
yang mengalir akan berbelok mendekati/menjauhi sisi yang dipengaruhi oleh medan magnet dan menghasilkan sebuah beda tegangan di outputnya.
• Semakin besar kekuatan medan magnet yang mempengaruhi sensor ini akan menyebabkan pembelokan arus di dalam lapisan silikon ini akan semakin besar dan menghasilkan beda tegangan yang semakin besar pada output sensor ini.
• Arah pembelokan arah arus pada lapisan silikon ini dapat digunakan untuk mengetahui polaritas kutub medan hall effect sensor ini. Sensor hall effect ini dapat bekerja jika hanya salah satu sisi yang dipengaruhi oleh medan magnet.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Sensor tidakmendeteksi medan
magnet
Tegangan output akan0V
Sensor mendeteksikutub utara magnet Tegangan output < 0V
Sensor mendeteksikutub selatan magnet
Tegangan output akan > 0V
menurun
meningkat
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Pada dasarnya, sensor hall effect tersebut terdiri atas 3 buahkaki/terminal, yaitu sebagai tegangan input dari sensor dan sebagaitegangan output atau sinyal yang akan dikirim ke rangkaian induk, salahsatu contohnya adalah IC UGN3503.
Sensor ini membutuhkan tegangan supply antara 4,5V sampai 6V.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Berikut ini merupakan daftar hall effect sensor, yang terakhir kali diupdatepada tanggal 19 november 2010 (ada kemungkinannya masih kurang), penambahan jenis-jenis sensor masih dapat terjadi
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
• Tahan terhadap debu, kotoran,air, dan lumpur, sehingga memilki penindaian posisiyang sangat baik
• Tidak memerlukan resistansi tambahan yang dibutuhkan untuk dipasang pada rangkaian induk
• Tegangan yang terdapat pada rangkaian tidak menular ke sensor sehingga sensor tidak mudah rusak.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
• Fluk magnet disekitar sensor dapat memperkecil akurasi akurasi pendeteksian (sensitif terhadap fluks magnet)
• Tegangan yang dihasilkan sangat kecil (mV) sehingga harus perlu diperkuat dengan menggunakan amplifier sebelum dihubungkan dengan rangkaian induk
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Daftar Pustaka [1] http://elektronika-
elektronika.blogspot.com/2007/06/detektor-medan-magnet-dengan-hall.html
[2]eprints.undip.ac.id/Karakteristik_Sensor_Magnetik_Efek_Hall_UGN3503_terhadap_Sumber_Magnet_dan_Implementasinya_pada_Pengukuran
[3]http://www.sensorsportal.com/HTML/SENSORS/Magnetic.htm
[4] Wilson, John, “Sensor Technology Handbook”, 2005, Oxford, U.K. : Elsevier Inc.
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA
Daftar Pustaka [5] www.fisikaasyik.com/home02/index2.php
[6]http://electronicidea.blogspot.com/2008/12/ac-magnetic-field-detector.html
[7]http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_variable_differential_transformer
[8] http://www.macrosensors.com/lvdt_tutorial.html
3/29/2011 TEKNIK ELEKTRO UBAYA