Karakterisasi dan kalibrasi akuisisi

data sensor load cell menggunakan

ADC 16 BIT. Oleh:

Niswari Sulistyowati

Pembimbing: Dr. Melania Suweni Muntini, MT

8/10/2011 2

Perancangan instrumentasi digital : 1.SENSOR LOAD CELL

2.ADC 16 BIT Pada penelitian sebelumnya telah

dilakukan kalibrasi dan karakterterisasi load cell untuk mengukur derajat layu daun teh dengan mikrokontroler ATMEGA8 10 bit.

TUJUAN 1. Bagaimana mengkarakterisasi dan mengkalibrasi akuisisi sensor load cell 2. Bagaimana mengimplementasikan ADC 16 bit untuk sistem sensor load cell 3. Bagaimana menghitung error pengukuran tegangan pada sistem sensor load cell

8/10/2011 3

Batasan masalah pada penelitian :

Tranduser load cell menggunakan tipe single point model CZL601.

Penambahan massa pada load cell sebesar 500 gram.

Range penambahan massa 500 – 5000 gram.

Penulisan angka penting hingga lima angka penting sesuai hasil pengukuran.

RUMUSAN MASALAH

• Bagaimana melakukan karakterisasi dan kalibrasi akuisisi sensor load cell • Bagaimana mengiplementasikan ADC 16 bit untuk sistem sensor load cell • Bagaimana menghitung error pengukuran tegangan pada sistem sensor load cell

8/10/2011 4

KAJIAN PUSTAKA

KARAKTERISASI DAN KALIBRASI SENSOR LOADCELL :

. Kalibrasi dilakukan dengan kalibrasi titik nol pada tegangan, di mana tegangan keluaran tidak menunjukkan nol ketika belum diberi anak timbangan sebagai pembeban (tanpa pengaturan ofset nol). Timbal sebagai pembeban dikalibrasi di Laboratorium Gaya dan Massa Balai Pengamanan Fasilitas Kesehatan (BPFK)Surabaya. . Anak timbangan bersertifikat yang digunakan untuk kalibrasi menggunakan merk sartorius model / tipe YCW 553-00, nomor seri 15929662, kelas F1 dengan nominal 500 gram.

8/10/2011 5

KAJIAN PUSTAKA

Akuisisi data menggunakan pengkonversi sinyal analog ke digital (ADC)

Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal - sinyal digital.

ADC 10 BIT MEMPUNYAI RESOLUSI

mVolt,

Voltpenuhskalategangann

8841023

5

12

ADC 16 BIT

ADC 16 Bit (Max 195)

8/10/2011 6

ADC 16 Bit (Max 195)

• Input tegangan berskala mikro volt

• Komunikasi interface I2C (Inter Integrated Circuit) dengan mikrokontroler

• Catu daya tunggal 0 s/d 5 volt

• Jalur input CS (Chip Select) mengontrol sinyal keluaran

(membedakan sinyal data & sinyal delay)

• Kecepatan jalur ADC

SCLK (Serial clock)

• EOC (End of Conversion)

Mengatur akhir dari konversi

KAJIAN PUSTAKA

ADC 16 bit

8/10/2011 7

V2,76Re solusi

KAJIAN PUSTAKA

8/10/2011 8

KAJIAN PUSTAKA

Vt = tan αt = tt

tt

DD

EE

'

'

V1 = tan α1 = 11

'

11'

DD

EE

V2= tan α2 = 22

'

22'

DD

EE

∆ V1 = Vt-V1 dan ∆ V2 = Vt – V2

2

21 VVVt

Perumusan ketidakpastian dapat dituliskan

Perhitungan ketidakpastian dengan menggeser grafik

Menentukan ketidakpastian dari slidewrite

8/10/2011 9

Menentukan ketidakpastian dari sildewrite

KAJIAN PUSTAKA

: Error pengukuran tegangan

10

KAJIAN PUSTAKA

ANGKA PENTING

1. Angka penting adalah banyaknya digit tertentu yang meyakinkan hasil pengukuran. 2. Angka penting terdiri dari satu angka pasti dan satu angka perkiraan, sehingga angka penting disebut juga tingkat kepercayaan. 3. Beberapa angka 0 tidak semua merupakan angka penting karena angka 0 dibuat untuk menempatkan titik desimal, Misalnya: 0,00001845 dan 0,0001845 kedua hasil pengukuran tersebut masing-masing mempunyai 4 angka penting. 4. pengambilan angka akan disesuaikan dengan banyaknya angka penting hasil

pengukuran variabel lain selama akuisisi data dilakukan, selebihnya diabaikan. Pengabaian ini dinamakan kesalahan pembulatan ( round off error ).

8/10/2011 11

V = 0,0041850 m + 36,46431 volt, Dengan V dan m berturut turut adalah tegangan(volt) dam massa(gram).

PERSAMAAN KARAKTERISTIK SENSOR LOAD CELL:

Dari slidewrite didapatkan nilai koefisiena1=0,004185 mempunyai error 0,000061 dan Untuk a0=36,4643 mempunyai error 0,180700

Slidewrite menunjukan bahwa dengan tingkat kepercayaan 95% maka koefisien a0 ditunjukan dalam kisaran angka 36,0550 sedangkan koefisien a1 ditunjukan dalam kisaran angka 0,004047

Perhitungan error secara manual didapatkan dengan menggeser garis lurus terbaik pada grafik tegangan terhadap massa

8/10/2011 12

2

21 VVVt

Perumusan error secara manual

nilai error tegangan sebesar 0,0025 volt

No

VP

Tegangan pada

ADC 16 BIT

(mV)

Massa (gram)

1 36,8710 0

2 38,8760 576,27

3 40,9120 1062,76

4 42,9600 1552,13

5 44,9980 2039,11

6 47,0320 2525,13

7 49,0720 3012,59

8 51,1040 3498,13

9 53,1440 3985,58

10 55,1820 4473,76

11 57,1900 4966,71

HASIL VALIDASI MASSA

8/10/2011 13

kesimpulan

Dari hasil karakterisasi dan kalibrasi terhadap sensor massa, load cell tipe CZL601, dapat disimpulkan bahwa:

1.Rangka mekanis dari bahan logam dibuat khas untuk digunakan menimbang beban, dimana salah satu ujung load cell dibuat statis dan ujung lainnya digantungkan sebuah keranjang sebagai pembeban. 2.Sepuluh anak timbangan (timbel), sebagai pembeban kalibrator untuk load

cell, dengan berat nominal masing-masing sekitar 500 gram telah dikalibrasi di Laboratorium Massa dan Gaya BPFK Depkes Surabaya untuk mengetahui nilai benarnya di mana kalibrator timbangan dan anak timbangan bersertifikat dna tertelusur. 3.Load cell sebagai sensor massa, penguat instrumentasi, dan perangkat akuisi bekerja sebagai sebuah sistem instrumentasi karakterisasi dan kalibrasi akuisisi data sensor load cell menggunakan ADC 16 BIT .

8/10/2011 14

4. load cell dengan disain untuk digunakan sebagai mengukur massa Vm=0.0041850m + 36.46431volt. Dengan nilai error yang kecil yaitu 0,180700 volt dengan tingkat kepercayaan 95% sedangkan dari perhitungan didapat error 0,0025 volt.Unjuk kerja dari load cell sangat tinggi dan error histerisis yang sangat rendah.

5. Nilai sensitivitas rata-rata sensor didapat 4,60480 ± 0.02870 µVolt / gram.