RANCANG BANGUN PENGKONDISI SINYAL UNTUK PENGUKURAN TEKANAN MENGGUNAKAN SENSOR PIEZOELECTRIC DAN STRAIN GAUGE
DESIGN AND BUILD OF MEASURMENT PRESSURE SIGNAL CONDITIONING USING PIEZOELECTRIC AND STRAIN GAUGE SENSORS
PROYEK AKHIR Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Listrik Di Jurusan Teknik Elektro
Oleh : NADIA DWIATMO 091321089
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012 i
ii
DATA PRIBADI
Nama
: Nadia Dwiatmo
NIM
: 091321089
Email
:
[email protected]
No. HP
: 085227499775
Hobi
: Create design dan berenang
TTL
: Jakarta, 27 Juni 1991
Alamat
: Ds. Kuwaru RT 01/01 Kec. Kuwarasan, Kab. Kebumen, Jawa Tengah
Pendidikan Formal : No.
Pendidikan
Tahun Lulus
1
Taman Kanak-kanak
1996-1997
2
SDN 03 Pagi Jakarta Timur
1997-1999
3
SDN 03 Banjareja Kebumen
1999-2003
4
SMPN 03 Gombong
2003-2006
5
SMAM 01 Gombong
2006-2009
Pengalaman Berorganisasi
:
Anggota Himpunan Mahasiswa Listrik (HML) Politeknik Negeri Bandung Periode 2009 - sekarang. Anggota Divisi SDM Himpunan Mahasiswa Listrik (HML) Politeknik Negeri Bandung Periode 2010-2011. Anggota Forum Komunikasi Himpunan Mahasiswa Elektro se-Bandung (FKHMEB) Periode 2009 - sekarang. Sekertaris Perhimpunan Mahasiswa Jawa Politeknik Negeri Bandung (MAJAPAHIT) Periode 2010-2011 Anggota PMJ se-Bandung periode 2010-sekarang Anggota Dewan Kerja Pramuka SMPN 03 Gombong se-Kebumen.
iii
LEMBAR PERSEMBAHAN
“ Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmu lah hendaknya kamu berharap”. (Qs. Alam Nasyrah : 5-8) Yumio tsukamunesei no zena omoida !! Homairu omoida homonara kanara sunairu. Sibuno kanoseu sinzenakya hanimo hajimaranayo. Nanto ka naru!!! (Paradise kiss firumu)
“ Bukan bakat tetapi sebuah impian !! Jika kamu menginginkannya, kamu akan mendapatkannya. Takan terjadi kecuali kamu percaya pada dirimu. Kamu bisa melakukannya !!!
Ketika kamu merasa putus asa, lemah dan tak berdaya karena usaha yang gagal Allah tahu betapa gigih engkau telah berusaha. Ketika sekian lama kamu menangis dan batinmu menderita Allah telah menghitung tangismu. Saat kamu merasa hidupmu tak menentu dan waktu terasa terus meninggalkanmu, Allah akan menunggumu. Saat kamu merasa kesepian dan tak berkawan maka Allah akan selalu berada disisimu untuk mendengarmu. Saat semuanya berjalan lancar dan banyak yang harus kamu syukuri, Allah telah memberkahimu. Saat kebahagiaan datang dan kamu merasa terpesona, Allah akan tersenyum kepadamu. Perjuangkan semua impian dan cita-citamu. Percaya dan terus berusaha untuk mewujudkanya, mintalah dan terus berdoa kepada Allah. Man Jadda Wa jada Wa Man Shabara Zhafira (Barang siapa yang bersungguh-sungguh maka dapatlah ia dan barang siapa yang bersabar akan beruntung). Jika saya akan jatuh untuk ketujuh kalinya maka saya akan berdiri untuk kedelapan kalinya (nana korobi ya oki...). Saya percaya bahwa tak pernah ada yang sia-sia untuk setiap usaha yang tulus. Impianmu akan terwujud hanya dengan kamu iv
percaya dan dapat memperjuangkannya. Bahwa antara cita-cita dan terwujudnya impianmu memiliki jarak yaitu sebuah kesabaran dan perjuangan.gambareyo......!!! Trimakasih yang terbesar untuk Allah yang selalu dan selalu membantu langkah saya. Sebuah karya sederhana ini saya persembahkan untuk bune setiap Sudiyah dan bapak Trihadi tercinta yang telah mendidik, membesarkan dan membimbing saya, terimasih atas dukungan dan doa bapak dan bune yang tek pernah putus untuk anakmu ini. Senyum bapak dan bune adalah penyemangatku untuk meraih semuanya. Terimasih untuk cinta, dukungan dan perhatian dari kakakku Eky Novianarenty yang selalu mengajari adikmu yang bodoh ini. Untuk keponakanku yang selalu dapat menghiburku Ghaida Rafa terimakasih untuk keceriaan dan tawamu, terimakasih untuk mengajarkan sebuah keberanian. Terimakasih untuk kucing kesayanganku yang selalu mendengarkan tangis dan curahan hatiku, terimakasih Cinta, darinya saya tahu arti sebuah nama. Rasa syukurku karena dilahirkan di laboraturium kehidupanku “The Center Family”. Untuk teman-teman seperjuangan “Sisdal Team” yang menemani dan mencairkan suasana ketegangan, stress, dan emosi tinggi saat hari-hasi selama saya mengerjakan proyek akhir ini di lab sisdal buat Dini, Eka, Herta,Dibi, Edy, Hadi, Jajang,Uwa, terima kasih untuk semua bantuan dan ilmunya. Untuk teman-teman “Ssetia Laksana Kost” yang selalu menemani hari-hari saya selama tiga tahun, terimakasih untuk canda tawa, kehangatan dan kekeluargaan yang sangat terasa di setiap hari yang saya lalui bersama Hani, Kika, Leni, Riska, dan Rina, saya akan sangat merindukan kalian., terimakasih dukungan dari sahabatsahabat. Terimakasih untuk “God En Girl” atas persahabatan kalian yang tak terlupa, semangat perjuangan untuk lulus bersama, kita bisa kawan! ^^ . Untuk teman-teman angkatan ’09 yang sama-sama berjuang di lab PDML, lab distribusi dan lab instalasi. Akhirnya kita dapat bertemu kembali di pendopo untuk mengakhiri kuliah di politeknik tercinta. Untuk Perhimpunan Mahasiswa Jawa POLBAN “Majapahit” yang selalu memberikan suasana kehangatan dan kekeluargaanya sehingga saya merasa berada di kampung halaman tercinta saya Jawa Tengah, terimakasih dukungan, doa, dan keceriaan yang saya rasakan saat bersama-sama kalian.
v
Terima kasih untuk adik-adik Himpunan Mahasiswa Listrik yang telah memberikan doa dan semangat untuk saya dapat menyelesaikan proyek akhir ini. Dan terima kasih untuk teman-teman HML untuk kekeluargaanya dan didikanya yang hanya dapat saya pelajari di himpunan tercinta kita Himpunan Mahasiswa Listrik. Jaya terus HML, Listrik.....Listrik.....Listrik!!! Terima kasih untuk pembaca yang bersedia meluangkan waktunya untuk membaca karya sedehana ini, semoga dapat bermanfaat untuk yang membutuhkan. semua pihak yang tak dapat disebutkan, terimasih untuk bantuan dan Dan kerjasamanya. Semoga Allah menganggap ini sebagai bentuk ibadah dan amalan kita dalam memperoleh ridho-Nya semata. Amin.
vi
ABSTRAK
Sensor sebagai sistem kontrol sudah sangat umum digunakan pada plant
yang besar dan kompleks. Pada proses yang menggunakan sistem kontrol ini, sensor dengan accuracy yang tepat dan sensitifitas yang tinggi mengirimkan informasi data yang sesuai sehingga akan mendapatkan output yang sesuai dengan
set point.. Pada proyek akhir ini akan dirancang modul pengukur tekanan dengan menggunakan beberapa sensor tekan diantaranya adalah load cell yang tersusun
dengan empat buah strain gauge yang dihubungkan dengan sistem jembatan dan MPX2100GP untuk menunjang sarana praktikum instrumentasi. Strain gauge dapat mengubah sinyal tekanan menjadi sinyal listrik. Perbedaan resistansi akibat tekanan akan merubah susunan foil dalam strain gauge sehingga mengakibatkan perubahan tegangan keluaran yang dihasilkan. Tegangan keluaran inilah yang nantinya akan dibaca sebagai sinyal feed back. Penguatan sensor pada proyek akhir ini hampir tidak memiliki nilai error yaitu kurang dari 5% dan memiliki nilai output yang sesuai dengan tegangan yang dapat dijadikan standar yaitu 0-5V DC dengan menggunakan penguatan Instrumentasi, Non-Inverting dan rangkaian Zero.
Kata Kunci: Sensor Tekan, MPX2100GP, Strain Gauge, Instrumentasi
vii
ABSTRACT
Sensor as a control system is very commonly used on large and complex
plant. In the process control system, the sensor with precise accuracy and high
sensitivity transmit the corresponding data information so will get the output
compatible to the set point. At the final project will be designed a pressure gauge module using multiple sensors strain such as load cell which is arranged with four strain gauge is connected by bridges and MPX2100GP system to support the
instrumentation practice. Strain gauge can change the pressure signal into an
electrical signal. The differential resistance due to the pressure will change the composition of the foil strain gauge so it will change output voltage as the result. This output voltage is what will be read as a signal feedback. The use of sensors at the final project is almost no error value corresponding less then 5% and has a value corresponding to the output voltage that can be used as the standard 0-5V DC using amplified Instrumentation, non-inverting and Zero circuit.
Keywords: Strain Sensor , MPX2100GP, Strain Gauge, Instrumentation
viii
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan syukur alhamdulilah, penulis panjatkan puji dan
sykur dan terima kasih yang sebesar-besarnya kehadirat Allah SWT, Proyek
Akhir yang berjudul “RANCANG BANGUN PENGKONDISI SINYAL UNTUK
PENGUKURAN TEKANAN MENGGUNAKAN SENSOR PIEZOELECTRIC DAN STRAIN GAUGE” ini disusun sebagai kelengkapan akhir dalam pelaksanaan Proyek Akhir. Materi yang dibahas dalam laporan ini mencakup teori
sistem kendali, instrumentasi, pengkondisi sinyal, komponen elektronik, dan
perangkat pendukung sistem lainnya. Perlu dikemukakan bahwa materi tugas akhir ini didasari pada studi literatur, perancangan modul, pembuatan modul, uji coba dan analisa serta pembuatan laporan. Petunjuk dan arahan yang penulis dapatkan dari pembimbing serta dorongan dan bantuan dari semua pihak sangat berarti besar dalam penulisan Proyek Akhir ini. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Hari Purnama, Ir., M.Eng.. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung, 2. Bapak Sunarto, ST, M.Eng. selaku Ketua Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Bandung, 3. Bapak Sofian Yahya, Drs., SST., MT. sebagai pembimbing utama atas segala dorongan, kesabaran, pengerian dan waktunya untuk membimbing penulis menyelesaikan proyek akhir ini. 4. Bapak Sarjono Wahyu J, ST., M.Eng. sebagai pembimbing pendamping atas segala ketekunan, kesabaran, pengertian, arahan dan bimbingannya dalam membantu penulis sampai selesainya proyek akhir ini. 5. Bapak Dedi Nono Suharno, Ir., MT. Selaku ketua penguji dalam sidang proyek akhir penulis. 6. Bapak Toto Tohir, ST., MT. Selaku penguji I dalam sidang akhir yang dilakukan penulis ix
7. Bapak Kartono Wijayanto, Drs., ST., MT. Sebagai penguji II dalam
majelis sidang proyek akhir penulis
8. Kepada Bapak Yudi Prana Hikmat, ST., MT. sebagai koordinator proyek akhir 2012. 9. Seluruh Staf Dosen Program Studi Teknik Listrik dengan kesediaannya
memberikan ilmu dan pengetahuan kepada penulis selama ini,
7. Seluruh Staf Teknisi Laboratorium yang telah bersedia membantu penulis
dalam pengerjaan proyek akhir ini,
8. Pembaca dan semua pihak yang telah membantu penulis dan tidak dapat
disebutkan satu persatu. Harapan penulis semoga laporan Proyek Akhir ini memberikan sumbangsih ilmu dan berharap pula pada pembaca yang mengapresiasi laporan ini semoga bermanfaat, serta dapat meningkatkan kompetensi penulisan Proyek Akhir. Guna peningkatan kualitas dan penyempurnaan laporan tugas akhir ini, penulis sangat mengharapkan kritik, saran, dan masukan dari berbagai pihak.
Bandung, Juli 2011
Penulis
x
DAFTAR ISI
Hal
LEMBAR JUDUL ...................................................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................
ii
LEMBAR DATA PRIBADI ................................................................................... iii
LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................. iv
ABSTRAK ............................................................................................................... vii
ABSTRACT ............................................................................................................. viii KATA PENGANTAR ............................................................................................. ix DAFTAR ISI ............................................................................................................ xi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xv DAFTAR TABEL .................................................................................................... xx DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................................xxiv BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................
1
1.1. Latar Belakang ...................................................................................................
1
1.2. Tujuan ................................................................................................................
2
1.3. Rumusan Masalah ..............................................................................................
2
1.4. Batasan Masalah ................................................................................................
3
1.5. Metodologi Penyelesaian Masalah .....................................................................
3
1.5.1. Identifikasi Masalah .................................................................................
3
1.5.2. Study Literatur ..........................................................................................
3
1.5.3. Perancangan Alat ......................................................................................
3
1.5.4. Analisa dan Evaluasi ................................................................................
3
1.5.5. Penyusunan Laporan Proyek Akhir ..........................................................
4
1.5.6. Perbaikan dan Penyempurnaan .................................................................
4
1.5.7. Bimbingan ................................................................................................
4
1.6. Sistematika Penulisan ........................................................................................
4
xi
Hal
BAB II DASAR TEORI ..........................................................................................
6
2.1. Sistem Kendali ...................................................................................................
6
2.2. Sistem Instrumentasi ..........................................................................................
7
2.2.1. Alat Ukur ................................................................................................
8
2.2.2. Sensor dan Tranduser ............................................................................. 11
2.2.2.1. Klasifikasi Sensor dan Tranduser .............................................. 12 2.2.2.2. Sensor Tekan .............................................................................. 13 2.2.3. Prossesor Sinyal ..................................................................................... 24 2.2.3.1. Pembagi Tegangan ..................................................................... 25 2.2.3.2. Jembatan Wheatstone ................................................................. 26 2.2.3.3. Op Amp Instrumentasi ............................................................... 27 2.2.4. Penampilan Data .................................................................................... 30
2.3. Penyearah Satu Fasa .......................................................................................... 30 2.3.1. Rangkaian Penyearah Arus Listrik Setengah Gelombang ..................... 31 2.3.2. Rangkaian Penyearah Arus Listrik Gelombang Penuh Dua Dioda ........ 32 2.3.3. Rangkaian Penyearah Arus Gelombang Penuh Sistem Jembatan ......... 34 2.3.4. Rangkaian Penyearah Arus Sistem Filter ............................................... 36
BAB III PERENCANAAN DAN REALISASI ALAT ......................................... 40 3.1. Definisi Perancangan ......................................................................................... 40 3.2. Tujuan Perancangan ........................................................................................... 40 3.3. Langkah Perancangan ........................................................................................ 40 3.3.1. Flow chart Pengerjaan ........................................................................... 41 3.3.2. Perancangan Fungsional ......................................................................... 42 3.3.3. Menentukan Spesifikasi Alat ................................................................. 42 3.3.4. Menentukan Gambar Rangkaian ............................................................ 43 3.3.5. Deskripsi Cara Kerja Alat ...................................................................... 43 3.3.6. Perancangan Modul Pengukur Tekanan ................................................. 44 3.3.6.1. Perancangan Power supply DC 15V .......................................... 44
xii
Hal
3.3.6.2. Perancangan Supply DC 5V ....................................................... 48 3.3.6.3. Perancangan Modul Sensor Tekan ............................................. 50 3.3.6.3.1. Modul Sensor MPX2100GP .................................... 51
3.3.6.3.2. Modul Sensor Strain gauge ..................................... 54
3.3.6.4. Perancangan Modul Penguat Amplifier ...................................... 56
3.3.6.4.1. Perancangan Rangkaian Zero .................................. 56 3.3.6.4.2. Perancangan Modul nverting, Non-inverting, dan Differensial ................................................................... 58 3.3.6.4.3. Perancangan Modul Instrument Amplifier ............... 62
3.4. Realisasi Alat ..................................................................................................... 66 3.4.1. Pembuatan Printed circuit board (PCB) ................................................ 66
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ................................................................ 70 4.1. Tujuan Pengujian ................................................................................................ 70 4.2. Alat yang Digunakan .......................................................................................... 70 4.3. Metoda Pengukuran dan Pengujian .............................................................. 71 4.3.1. Pengujian Rangkaian Oprasional Amplifier ............................................ 71 4.3.1.1. Pengujian Rangkaian Inverting ................................................... 71 4.3.1.2. Pengujian Rangkaian Non-inverting ........................................... 77 4.3.1.3. Pengujian Rangkaian Differensial Amplifier ............................... 83 4.3.1.4. Pengujian Rangkaian Instrument Amplifier ............................... 90 4.3.2. Pengujian Rangkaian Sensor ................................................................... 98 4.3.2.1. Pengujian
Rangkaian
Sensor
MPX2100GP
Tanpa
Menggunakan Rangkaian Penguat .............................................. 98 4.3.2.2. Pengujian
Rangkaian
Sensor
Strain
gauge
Tanpa
Menggunakan Rangkaian Penguat ................................................ 100 4.3.2.3. Pengujian Rangkaian Sensor MPX2100GP Menggunakan Instrument Amplifier ..................................................................... 102
xiii
Hal
4.3.2.4. Pengujian
Rangkaian
Sensor
Strain
gauge
dengan
Menggunakan Rangkaian Instrument Amplifier ........................... 109 4.3.2.5. Pengujian Rangkaian Sensor Strain gauge menggunakan
Rangkain Instrument dan Non-inverting ...................................... 116
4.3.2.6. Pengujian Rangkaian Sensor Strain gauge Menggunakan
Rangkaian Instrument Amplifier , Non-inverting Amlifier dan Rangkaian Zero ............................................................................ 122
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................. 129 5.1. Kesimpulan ......................................................................................................... 129 5.2. Saran ................................................................................................................... 129
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1. Elemen sistem kontrol lembar judul .....................................................
6
Gambar 2.2. Sistem Instrumentasi .............................................................................
8
Gambar 2.3. Elemen – Elemen Sistem Pengukuran ..................................................
8
Gambar 2.4. Batang yang Mengalami Tarik dan Tekan ............................................ 15
Gambar 2.5. Bentuk Fisik Strain gauge ..................................................................... 16
Gambar 2.6. Susunan Konstruksi Strain Gauge ........................................................ 16 Gambar 2.7. Gate Struktur Pembentuk Strain gauge................................................. 17 Gambar 2.8. Pengawatan Menggunakan Satu Buah Strain gauge............................. 18 Gambar 2.9. Strain gauge dengan Metode (a) Active-dummy dan (b) Active-active 19 Gambar 2.10. Konfigurasi Dua Strain gauge Active-active terhadap Batang............ 20 Gambar 2.11. Rangkaian Jembatan Empat Strain gauge........................................... 21 Gambar 2.12 Gambar Skematik Keseluruhan untuk MPX5100 ............................... 22 Gambar 2.13. Gambar Skematik Keseluruhan untuk MPX2010 ............................... 23 Gambar 2.14. Output vs Pressure differential ............................................................ 23 Gambar 2.15. Cross sectional Diagram ..................................................................... 24 Gambar 2.16. Prossesor Sinyal .................................................................................. 24 Gambar 2.17. Rangkaian Pembagi Tegangan ............................................................ 25 Gambar 2.18. Rangkaian Jembatan Wheatstone ........................................................ 26 Gambar 2.19. Penguat Sinyal oprasional ................................................................... 27 Gambar 2.20. Rangkaian Penguat Inverting 741 ....................................................... 28 Gambar 2.21. Block Pin Pada Rangkaian Op-amp 741 ............................................. 30 Gambar 2.22. Rangkaian Penyearah Sederhana ........................................................ 31 Gambar 2.23. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Dua Dioda ............ 32 Gambar 2.24. Keluaran dari Gelombang Penuh Dua Dioda ...................................... 33 Gambar 2.25. Penyearah Arus Gelombang Penuh ..................................................... 34 Gambar 2.26. Penyearah arus periode positif (a) dan periode negatif (-) .................. 34 Gambar 2.27. Keluaran Gelombang Penuh................................................................ 35 xv
Hal
Gambar 2.28. Arus Beban untuk Tapis C dan L ........................................................ 36 Gambar 2.29. Rangkaian Filter Kapasitor Pada Penyearah Jembatan ....................... 37
Gambar 2.30. Gelombang Keluaran pada Penyearah Jembatan ................................ 38 Gambar 3.1. Diagram alir (Flow chart) pengerjaan ................................................. 41 Gambar 3.2. Perancangan Fungsional Modul Pengukuran Sinyal ............................ 42
Gambar 3.3. Rangkaian Pengukuran Sensor Tekanan .............................................. 43 Gambar 3.4. Konfigurasi Rangkaian Power Supply ±15V DC ................................ 44
Gambar 3.5. Rangkaian Power Supply dan Komponennya ...................................... 46 Gambar 3.6. Layout modul dan size yang akan dibuat untuk power supply ±15V dan +1,25-15V DC ............................................................................. 47 Gambar 3.7. Rangkaian Power Supply ±1.25-15V DC. .......................................... 48 Gambar 3.8.
Rangkaian Power Supply ±15V dan +15V DC Variable dan Komponenya ....................................................................................... 49
Gambar 3.9. Layout Power Suplly +5V DC dan ±15V DC ..................................... 50 Gambar 3.10. Rangkaian konfigurasi MPX ............................................................... 51 Gambar 3.11. Alamat Pin pada kaki MPX2100GP.................................................... 52 Gambar 3.12. Wirring Pembacaan MPX2100GP ...................................................... 53 Gambar 3.13. Layout Modul MPX2100GP ............................................................... 53 Gambar 3.14. Konfigurasi Rangkaian Pembacaan Strain gauge ............................... 54 Gambar 3.15. Rangkaian Pengawatan Modul Sensor Tekan Menggunakan Strain gauge .................................................................................................. 55 Gambar 3.16. Modul Strain gauge............................................................................. 56 Gambar 3.17. Rangkaian Zero ................................................................................... 57 Gambar 3.18. Rangkaian Inverting, Non-Inverrting dan Differensial ....................... 60 Gambar 3.19. Rangkaian Konfigurasi Op-Amp ........................................................ 63 Gambar 3.20. Layout Modul Penguat dan Pengukur Tekanan .................................. 66 Gambar 3.21. Layout rangkaian Zero pada PCB ....................................................... 67 Gambar 3.22. Realisasi Output Rangkaian Zero ........................................................ 68
xvi
Hal
Gambar 3.23. Layout Rangkaian Penguat Instrumentasi dan Penguat Inverting,
Non-inverting dan Differensial. .......................................................... 68
Gambar 3.24. Realisasi Rangkaian Instrumentasi dan Penguat Inverting, Noninverting, Differensial......................................................................... 69
Gambar 3.25. Layout rangkaian power supply ......................................................... 69
Gambar 3.26. Realisasi output rangkaian power supply ........................................... 69 Gambar 4.1. Rangkaian pengujian inverting amplifier .............................................. 71
Gambar 4.2. Grafik rangkaian pengujian inverting amplifier penguatan 1x ............. 72 Gambar 4.3. Grafik rangkaian pengujian inverting amplifier penguatan 10x ........... 74 Gambar 4.4. Grafik rangkaian pengujian inverting amplifier penguatan 100x ........ 75 Gambar 4.5. Grafik rangkaian pengujian inverting amplifier penguatan 1000x ....... 76 Gambar 4.6. Rangkaian pengujian non-inverting amplifier....................................... 78 Gambar 4.7. Grafik rangkaian pengujian non-inverting amplifier penguatan 1x ...... 79 Gambar 4.8. Grafik rangkaian pengujian non-inverting amplifier penguatan 10x .... 80 Gambar 4.9. Grafik rangkaian pengujian non-inverting amplifier penguatan 100x .. 81 Gambar 4.10. Grafik rangkaian pengujian non-inverting amplifier penguatan 1000x .................................................................................................. 83 Gambar 4.11. Rangkaian pengujian differensial amplifier ........................................ 84 Gambar 4.12. Grafik rangkaian pengujian Differensial amplifier penguatan 1x....... 85 Gambar 4.13. Grafik rangkaian pengujian Differensial amplifier penguatan 10x..... 86 Gambar 4.14. Grafik rangkaian pengujian Differensial amplifier penguatan 100x... 88 Gambar 4.15. Grafik rangkaian pengujian Differensial amplifier penguatan 1000x. 89 Gambar 4.16. Grafik rangkaian pengujian Instrument amplifier ............................... 91 Gambar 4.17. Grafik rangkaian pengujian instrument amplifier penguatan 1x......... 92 Gambar 4.18. Grafik rangkaian pengujian instrumentl amplifier penguatan 10x...... 94 Gambar 4.19. Grafik rangkaian pengujian instrument amplifier penguatan 100x..... 95 Gambar 4.20. Grafik rangkaian pengujian instrument amplifier 1000x .................... 97 Gambar 4.21. Rangkaian pengujian sensor MPX2100GP ......................................... 98 Gambar 4.22. Grafik pengujian sensor MPX2100GP ................................................ 99
xvii
Hal
Gambar 4.23. Rangkaian pengujian sensor strain gauge .......................................... 101 Gambar 4.24. Grafik Pengujian sensor Strain gauge
10
Gambar 4.25. Grafik Pengujian sensor MPX 2100GP menggunakan instrument amplifier ............................................................................................. 103
Gambar 4.26. Grafik Pengujian sensor MPX 2100GP menggunakan Instrument
Amplifier dengan nilai 1x penguatan ................................................. 103
Gambar 4.27. Grafik Pengujian sensor MPX 2100GP menggunakan Instrument
Amplifier dengan nilai 10x penguatan ............................................... 104 Gambar 4.28. Grafik Pengujian sensor MPX 2100GP menggunakan Instrument Amplifier dengan nilai 100x penguatan ............................................. 106 Gambar 4.29. Grafik Pengujian sensor MPX 2100GP menggunakan Instrument Amplifier dengan nilai 1000x penguatan ........................................... 108 Gambar 4.30. Rangkaian Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument Amplifier ............................................................................................ 110 Gambar 4.31. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument Amplifier dengan nilai 1x penguatan ................................................. 110 Gambar 4.32. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument Amplifier dengan nilai 10x penguatan ............................................... 112 Gambar 4.33. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument Amplifier dengan nilai 100x penguatan ............................................. 113 Gambar 4.34. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument Amplifier dengan nilai 1000x penguatan ........................................... 115 Gambar 4.35. Rangkaian Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan non-inverting Amplifier .............................................................. 117 Gambar 4.36. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan non-inverting Amplifier dengan nilai 1x penguatan .......................... 117 Gambar 4.37. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan non-inverting Amplifier dengan nilai 10x penguatan ........................ 118
xviii
Hal
Gambar 4.38. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan
non-inverting Amplifier dengan nilai 100x penguatan ...................... 120
Gambar 4.39. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan non-inverting Amplifier dengan nilai 1000x penguatan .................... 121
Gambar 4.40. Rangkaian Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument
Amplifier , Non-inverting amplifier dan rangkaian zero .................... 123
Gambar 4.41. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument
amplifier , non-inverting Amplifier dan rangkaian zero dengan nilai 1x penguatan ...................................................................................... 125 Gambar 4.42. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument amplifier , non-inverting Amplifier dan rangkaian zero dengan nilai 10x penguatan .................................................................................... 125 Gambar 4.43. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument amplifier , non-inverting Amplifier dan rangkaian zero dengan nilai 100x penguatan .................................................................................. 126 Gambar 4.44. Grafik Pengujian sensor Strain gauge menggunakan Instrument amplifier , non-inverting Amplifier dan rangkaian zero dengan nilai 1000x penguatan ................................................................................ 128
xix
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 3.1. Daftar Komponen Power supply ±15V DC .............................................. 46
Tabel 3.2. Daftar Komponen Power supply ±1.25 - 15V DC .................................... 49 Tabel 3.3. Komponen Modul Sensor Strain gauge .................................................... 55 Tabel 3.4. Komponen Modul Rangkaian Zero........................................................... 62
Tabel 3.5. Tabel Komponen rangkaian Op-Amp Inverting, Non-inverting dan
Differensial .............................................................................................. 62 Tabel 3.6. Tabel Komponen Rangkaian Instrument Amplifier ................................. 65 Tabel 4.1. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Inverting dengan Nilai Penguatan 1x ............................................................................................................ 72 Tabel 4.2. Tabel Pengujia Rangkaian Penguat Inverting dengan Nilai Penguatan 10x .......................................................................................................... 73 Tabel 4.3. Tabel Pengujia Rangkaian Penguat Inverting dengan Nilai Penguatan 100x ........................................................................................................ 75 Tabel 4.4. Tabel Pengujia Rangkaian Penguat Inverting dengan Nilai Penguatan 1000x ...................................................................................................... 76 Tabel 4.5. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Non-inverting dengan Nilai Penguatan 1x .......................................................................................... 78 Tabel 4.6. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Non-inverting dengan Nilai Penguatan 10x ........................................................................................ 80 Tabel 4.7. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Non-inverting dengan Nilai Penguatan 100x ...................................................................................... 81 Tabel 4.8. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Non-inverting dengan Nilai Penguatan 1000x .................................................................................... 82 Tabel 4.9. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Differensial dengan Nilai Penguatan 1x .......................................................................................... 84 Tabel 4.10. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Differensial dengan Nilai Penguatan 10x ........................................................................................ 86 xx
Hal
Tabel 4.11. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Differensial dengan Nilai
Penguatan 100x ...................................................................................... 87
Tabel 4.12. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Differensial dengan Nilai Penguatan 1000x .................................................................................... 89
Tabel 4.13. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Instrument dengan Nilai
Penguatan 1x .......................................................................................... 92
Tabel 4.14. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Instrument dengan Nilai
Penguatan 10x ........................................................................................ 93 Tabel 4.15. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Instrument dengan Nilai Penguatan 100x ...................................................................................... 95 Tabel 4.16. Tabel Pengujian Rangkaian Penguat Instrument dengan Nilai Penguatan 1000x .................................................................................... 96 Tabel 4.17. Tabel Pengujian Rangkaian sensor MPX2100GP ................................. 99 Tabel 4.18. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge .................................................... 101 Tabel 4.19. Tabel Pengujian Sensor MPX2100GP menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 100x penguatan pengukuran pertama ................ 105 Tabel 4.20. Tabel Pengujian Sensor MPX2100GP menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 100x penguatan pengukuran kedua .................... 105 Tabel 4.21. Tabel Pengujian Sensor MPX2100GP menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 100x penguatan pengukuran ketiga ................... 106 Tabel 4.22. Tabel Pengujian Sensor MPX2100GP menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 1000x penguatan pengukuran pertama .............. 107 Tabel 4.23. Tabel Pengujian Sensor MPX2100GP menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 1000x penguatan pengukuran kedua .................. 107 Tabel 4.24. Tabel Pengujian Sensor MPX2100GP menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 1000x penguatan pengukuran ketiga ................. 108 Tabel 4.25. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 10x penguatan pengukuran pertama .................. 111
xxi
Hal
Tabel 4.26. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument
amplifier dengan nilai 10x penguatan pengukuran kedua ...................... 111
Tabel 4.27. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 10x penguatan pengukuran ketiga ..................... 111
Tabel 4.28. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument
amplifier dengan nilai 100x penguatan pengukuran pertama ................ 112
4.29. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument Tabel
amplifier dengan nilai 100x penguatan pengukuran kedua .................... 113 Tabel 4.30. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 100x penguatan pengukuran ketiga ................... 113 Tabel 4.31. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 1000x penguatan pengukuran pertama .............. 114 Tabel 4.32. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 1000x penguatan pengukuran kedua .................. 114 Tabel 4.33. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument amplifier dengan nilai 1000x penguatan pengukuran ketiga ................. 115 Tabel 4.34. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan non-inverting amplifier dengan nilai 100x penguatan pengukuran pertama ................................................................................................... 119 Tabel 4.35. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan non-inverting amplifier dengan nilai 100x penguatan pengukuran kedua ...................................................................................................... 119 Tabel 4.36. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan non-inverting amplifier dengan nilai 100x penguatan pengukuran ketiga ...................................................................................................... 119 Tabel 4.37. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan non-inverting amplifier dengan nilai 1000x penguatan pengukuran pertama ................................................................................................... 120
xxii
Hal
Tabel 4.38. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan
kedua ...................................................................................................... 121
non-inverting amplifier dengan nilai 1000x penguatan pengukuran
Tabel 4.39. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument dan non-inverting amplifier dengan nilai 1000x penguatan pengukuran
ketiga ...................................................................................................... 121
4.40. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument , nonTabel
inverting amplifier dan rangkaian zero dengan nilai 1x penguatan pengukuran pertama ............................................................................... 124 Tabel 4.41. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument , noninverting amplifier dan rangkaian zero dengan nilai 1x penguatan pengukuran kedua .................................................................................. 124 Tabel 4.42. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument , noninverting amplifier dan rangkaian zero dengan nilai 1x penguatan pengukuran ketiga .................................................................................. 124 Tabel 4.43. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument , noninverting amplifier dan rangkaian zero dengan nilai 1000x penguatan pengukuran pertama ............................................................................... 127 Tabel 4.44. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument , noninverting amplifier dan rangkaian zero dengan nilai 1000x penguatan pengukuran kedua .................................................................................. 127 Tabel 4.45. Tabel Pengujian Sensor Strain gauge menggunakan Instrument , noninverting amplifier dan rangkaian zero dengan nilai 1000x penguatan pengukuran ketiga .................................................................................. 127
xxiii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A. Data Sheet Komponen dan Sensor
LAMPIRAN B.
Jobsheet Percobaan
LAMPIRAN C. Foto-foto Rangkaian Percobaan
LAMPIRAN D. Anggaran Biaya dan Jadwal Pelaksanaan Proyek Akhir
xxiv
DAFTAR PUSTAKA
Basyaruddin, Noor Cholis, 1995.”Peukur dan Pengukuran”, Bandung: Pusat
Pengembangan Pendidikan Politeknik Bandung.
Bolton, 2006. “Instrumentation and Kontrol Systems” (Penerjemah Soni Astranto), Jakarta: Erlangga.
Jayalaksana, Maulana, dkk, 2011. “Laporan Proyek Piezo Vibration Sensor”,
Bandung: Universitas Kristen Maranatha.
Kustija, Jaya, “Sistem Instrumentasi Elektronika”
Petruzella, Frank, 2001. “Industrial Electronics” (Penerjemah Sumanto), Yogyakarta : Andi. Sapiie, Soedjana dan Nishino, Osamu. 2000, “ Electric Instrumentation and Mearsument”, Jakarta: PT Pradnya Paramita. Wijayanto, Kartono. 2009, “Electronika Analog”, Bandung:POLBAN. Rahayu, Setyowati, S. 2009, “klasifikasi Instrumentasi”, 15 Februari 2012, http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimiaindustri/instrumentasi-dan-pengukuran/klasifikasi-instrumentasi/ Wikipedia.
“Instrumentasi”,
15
Februari
2012,
http://id.wikipedia.org/wiki/Instrumentasi ---------------.
“Sensor
dan
Tranduser”,
1
February
2012,
http://www.docstoc.com/docs/7874111/Sensor-Tranducer ----------------. “ Jenis-Jenis Sensor dan Fungsinya”, 15 February 2012, http://medukasi.net/online/2008/jenissensor/sensor%20tekanan%20dan%20fu ngsinya.html ----------------.
“Sensor
dan
Tranduser”,
15
February
2012,
http://www.docstoc.com/docs/7874111/Sensor-Tranducer -------------------,
“Teori
Dasar
Op-Amp“
,
20
http://www.ilmu.8k.com/pengetahuan/opamp.html
xxv
February
2012,
