Instrumentasi Sistem Pengaturan - 03 1

Instrumentasi Sistem Pengaturan

Metode Pengukuran

Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng.Jurusan Teknik Elektro FTI ITS

Telp. 5947302 Fax.5931237Email: pramudijanto@gmail.com

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 µV - 200 µV / 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 kΩ

22 kΩ

11 kΩ

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

Rf

Rpot

Ri

RfRi

Rs

+Vop

-Vop

+

--V

+VVz

Vz

I

Rpot << Rf

si

fZ

ifs

RIRR

VV

IIRRVVR

11

12

12

))(/(

−=

−−

=

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+ -

R4

4

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.