Karakterisasi dan kalibrasi akuisisi data sensor load cell menggunakan ADC 16 BIT. Oleh: Niswari Sulistyowati
Pembimbing: Dr. Melania Suweni Muntini, MT
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
2
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
8/10/2011
• 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 3
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
4
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
tegangan skala penuh 5 Volt 4,88 mVolt n 2 1 1023
ADC 16 BIT
ADC 16 Bit (Max 195) 8/10/2011
5
KAJIAN PUSTAKA 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
ADC 16 bit
• Jalur input CS (Chip Select) mengontrol sinyal keluaran (membedakan sinyal data & sinyal delay) • Kecepatan jalur ADC SCLK (Serial clock) • EOC (End of Conversion)
8/10/2011
Mengatur akhir dari konversi
6
KAJIAN PUSTAKA
Re solusi 76,2 V
8/10/2011
7
KAJIAN PUSTAKA Perhitungan ketidakpastian dengan menggeser grafik
E 't Et Vt = tan αt = D 't Dt
' E V1 = tan α1 = 1 E1 D '1 D1
E ' 2 E2 V2= tan α2 = D ' 2 D2
∆ V1 = Vt-V1 dan ∆ V2 = Vt – V2 Perumusan ketidakpastian dapat dituliskan
V1 V2 Vt 2 Menentukan ketidakpastian dari slidewrite 8/10/2011
8
KAJIAN PUSTAKA Menentukan ketidakpastian dari sildewrite
: Error pengukuran tegangan 8/10/2011
9
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 ). 10
PERSAMAAN KARAKTERISTIK SENSOR LOAD CELL: V = 0,0041850 m + 36,46431 volt, Dengan V dan m berturut turut adalah tegangan(volt) dam massa(gram). 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
11
Perumusan error secara manual
V1 V2 Vt 2 nilai error tegangan sebesar 0,0025 volt VP No
Tegangan pada ADC 16 BIT
Massa (gram)
(mV)
HASIL VALIDASI MASSA
8/10/2011
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
12
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
13
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.
8/10/2011
14
