Perancangan dan Integrasi Sistem Perancangan Detail: - Skema Rangkaian
Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng. Jurusan Teknik Elektro FTI ITS Telp. 5947302 Fax.5931237 Email:
[email protected]
Perancangan dan Integrasi Sistem - 02
1
Skema Rangkaian g Energy input
Proses yang dikontrol/Objek /Plant Elemen Pengukur (Sensor & Pengkondisi ( k d Sinyal) Kontroler Aktuator Set point (desired output)
Actuator
Process under control
Power interface
Sensor
Transmission
Controller
Actual output
Signal conditioner
Process variable ((actual output) p )
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
Transmission
2
Metode Pengukuran
Teknik T k ik yang dilakukan untuk mengolah l h sinyal i l hasil keluaran sensor
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
3
Proses Akusisi Data Preprocessing
Pemrosesan awall suatu P t sinyal, i l yang terdiri t di i dari: d i amplifikasi, lifik i zero & span, dan pemfilteran.
Konversi Data Pemrosesan dilakukan oleh komponen yang mengubah dari p sinyal y analog g ke digital g (ADC). ( ) representasi
Postprocessing
Proses pengolahan lanjut yang perlu dilakukan sebelum data yang telah terkonversi atau terkuantisasi diaplikasikan sebagai data pengukuran untuk proses selanjutnya.
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
4
Preprocessing 0
Thermocoupl e
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
PreAmp 50 V - 200 V / 30o C - 400o C
Zero&Span 0 - 12 V
Filtering 0 - 5,10 V
Rangkaian Zero & Span dan Filtering dijadikan satu, jika filter di atas menggunakan komponen filter aktif.
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
5
Konversi Data Personal Komputer 0 0
0
Kuantisasi 0
0
ADC
0 - 5,10 V
30 o C - 400 o C
Rangkaian Konversi Data atau Analog to Digital Converter (ADC). Resolusinya ditentukan oleh jumlah bit yang bisa d direpresentasikan k terhadap h d tegangan input analog l .
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
6
Postprocessing Personal Komputer
Kuantisasi
- Linierisasi - Filtering - Statistical Processing
Proses Postprocessing sangat perlu dilakukan jika data yang didapatkan dari proses sebelumnya tidak linier. Untuk melakukan p proses ini tergantung g g dari karakteristik data yang y g didapat dari proses sebelumnya.
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
7
Proses Akusisi Data Analog 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Sinyal dari Sensor Analog PreAmp
Zero&Span
Data Siap diproses
Filtering
Paralel/Serial Port
ADC
Postprocessing
Kuantisasi
Komputer
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
8
Keluaran Sensor Jika suatu sensor digunakan g untuk mendeteksi objek fisik, maka perubahan hasil pengukuran p tersebut berupa: Tegangan Sensor Arus Frekwensi Pengolah Si l Sinyal Resistansi Kapasitansi p Induktansi Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
9
Keluaran Sensor berupa Perubahan Tegangan Vin
Pengolah Si Sinyal l
Vout
Tegangan yang dihasilkan sensor (Vin) berupa tegangan yang mempunyai rentang nilai dan harus disesuaikan dengan rangkaian k i selanjutnya l j (Vout)
m
b
Perancangan dan Integrasi Sistem - 02
Rf Ros
Rf Ri
V
10
Rangkaian Pengolah Sinyal: Zero & Span +V Ros Vin
Rf -
Ri
+
22 k
+V
-
22 k -V
Rcomp
+
-(m ( Vin + b))
Vout
+V -V
+(m Vin + b)
Rf Ri
Vin
Rf Ros
V
11 k
Vout
Rcomp R f // Ros // Ri
m
Rf Ri
Vin
0 b
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
Rf Ros
V
11
Keluaran Sensor berupa Perubahan Arus
Arusin
Pengolah Si Sinyal l
Vout
Arus yang dihasilkan sensor (Iin) berupa arus yang mempunyai rentang nilai dan harus disesuaikan dengan rangkaian selanjutnya l j (Vout)
Perancangan dan Integrasi Sistem - 02
m
Rf Ri
IRs
12
Pengolah Sinyal: Konverter Arus ke Tegangan i
f
+Vop -
s
m
+
-Vop
z
f
+Vop
z
-V V
Ri
IRs
i
+V pot
Vout = m
Rf
+
z
-
-Vop
Rpot << Rf
V2 V1 Rs ( R f / Ri )( I 2 I1 ) VZ V1
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
Rf Ri
I1 Rs
13
Keluaran Sensor berupa Perubahan F k Frekwensi i Frekwensiin
Pengolah Si Sinyal l
Vout
Frekwensi yang dihasilkan sensor (Fin) yang mempunyai nilai tertentu dan harus disesuaikan dengan rangkaian selanjutnya (Vout)
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
14
Pengolah Sinyal: Konverter Frekwensi ke Tegangan
RL V 2 x1,1Rt Ct xf in Rs f in
1 T
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
15
Keluaran Sensor berupa Perubahan R i t Resistansi i Resistansi
Pengolah Si Sinyal l
Vout
Perubahan resistansi (R) yang dihasilkan sensor memerlukan rangkaian jembatan agar tegangan (Vout) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan resistansi. resistansi Pengolah sinyal berupa Jembatan Wheatstone.
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
16
Pengolah Sinyal: Jembatan Wheatstone E Sumber tegangan DC DVM Digital Volt Meter R1 R3 Vout 0, jika R2 R4 Jika posisi Jik i i sensor diletakkan dil t kk pada d salah l h satu t Resistansi, R i t i maka k konfigurasi ini dinamakan (One Active Sensor)
Perancangan dan Integrasi Sistem - 02
17
Jembatan Wheatstone dengan LM358
Perancangan dan Integrasi Sistem - 02
18
Jembatan Wheatstone LM358 (high gain)
Perancangan dan Integrasi Sistem - 02
19
Bentuk Lain Wheatstone LM358 (high gain)
Perancangan dan Integrasi Sistem - 02
20
Keluaran Sensor berupa Perubahan K Kapasitansi it i Kapasitansi
Pengolah Si Sinyal l
Vout
Perubahan kapasitansi (C) yang dihasilkan sensor memerlukan rangkaian jembatan agar tegangan (Vout) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan kapasitansi. kapasitansi Pengolah sinyal berupa Jembatan Wien.
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
21
Pengolah Sinyal: Jembatan Wien E Sumber tegangan DC dengan mod ulasi DVM Digital Volt Meter Vout
Z1 Z 3 0 , jika Z2 Z4
Jika posisi sensor diletakkan pada salah satu Impedansi, maka konfigurasi ini dinamakan (One Active Sensor)
Perancangan dan Integrasi Sistem - 02
22
Jembatan Wien dengan LM358
Perancangan dan Integrasi Sistem - 02
23
Keluaran Sensor berupa Perubahan I d kt Induktansi i Induktansi
Pengolah Si Sinyal l
Vout
Mirip cara perubahan kapasitansi. Perubahan induktansi (L) yang dihasilkan sensor memerlukan rangkaian jembatan agar tegangan (Vout) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan induktansi. induktansi Pengolah sinyal berupa Jembatan Wien.
Perancangan dan Integrasi Sistem - 00
24
