Perancangan dan Integrasi SistemPerancangan dan Integrasi...

24
Perancangan dan Integrasi Sistem Perancangan dan Integrasi Sistem Perancangan Detail: Perancangan Detail: - Skema Rangkaian 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

Transcript of Perancangan dan Integrasi SistemPerancangan dan Integrasi...

Perancangan dan Integrasi SistemPerancangan dan Integrasi Sistem

Perancangan Detail:Perancangan Detail:- Skema RangkaianSkema Rangkaian

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

Telp. 5947302 Fax.5931237Email: [email protected]

Perancangan dan Integrasi Sistem - 02 11

Skema Rangkaiang

Energy ProcessunderActuator Actual

Proses yang dikontrol/Objek /Plant

input undercontrol

Actuatoroutput

dikontrol/Objek /PlantElemen Pengukur( k d

Powerinterface Sensor

(Sensor & Pengkondisi Sinyal)KontrolerAktuator

Transmission Signalconditioner

Aktuator

TransmissionControllerProcess variable(actual output)

Set point(desired output)

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 2

( p )

Metode Pengukuran

T k ikTeknik yang dilakukan untuk

l h i lmengolah sinyal hasil keluaran sensor

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 3

Proses Akusisi Data

PreprocessingP l t i l t di i d i lifik iPemrosesan awal suatu sinyal, yang terdiri dari: amplifikasi, zero & span, dan pemfilteran.Konversi DataKonversi DataPemrosesan dilakukan oleh komponen yang mengubah dari representasi sinyal analog ke digital (ADC).p y g g ( )PostprocessingProses 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 0 0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Thermocouple

PreAmp Zero&Span Filtering

50 V - 200 V / 30o C - 400o C 0 - 12 V 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

0

Personal Komputer

Kuantisasi00

00

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 k h d ldirepresentasikan terhadap tegangan input analog.

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 6

PostprocessingPersonal Komputer

Kuantisasi - Linierisasi - Filtering- Statistical Processing Statistical Processing

Proses Postprocessing sangat perlu dilakukan jika data yangProses Postprocessing sangat perlu dilakukan jika data yang didapatkan dari proses sebelumnya tidak linier. Untuk melakukan proses ini tergantung dari karakteristik data yang p g g y gdidapat 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 dariSensor Analog

Paralel/SerialPort

PreAmp Zero&Span Filtering ADC

KuantisasiPostprocessingData Siapdiproses

Komputer

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 8

Keluaran Sensor

Jika suatu sensor digunakan untuk mendeteksi gobjek fisik, maka perubahan hasil pengukuran tersebut berupa:p

TeganganArus

SensorArusFrekwensi Pengolah

Si lResistansiKapasitansi

Sinyalp

Induktansi

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 9

Keluaran Sensor berupa Perubahan TTegangan

Pengolah Si lVin VoutSinyalVin Vout

Tegangan yang dihasilkan sensor (V )Tegangan yang dihasilkan sensor (Vin) berupa tegangan yang mempunyai rentang nilai dan harus disesuaikan dengan

k i l j (V ) i

f

RR

m

rangkaian selanjutnya (Vout)

R

i

VRR

bos

f

Perancangan dan Integrasi Sistem - 02 10

Rangkaian Pengolah Sinyal: Zero & Span

R+V

R 22 k-(m Vin + b)

Ri

Rf

+V-

+ +(m V + b)

+V-

+

Ros 22 k

22 kVin

( in )

VRR

VRR

Vos

fin

i

fout

Rcomp

i-V +(m Vin + b)-V

11 kVout

osi

ini

f VRR

m iosfcomp RRRR ////

0

VRR

bos

f

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 11

os

Keluaran Sensor berupa Perubahan Arus

Pengolah Si lArusin VoutSinyalArusin Vout

Arus yang dihasilkan sensor (I ) berupaArus yang dihasilkan sensor (Iin) berupa arus yang mempunyai rentang nilai dan harus disesuaikan dengan rangkaian

l j (V )

si

f IRRR

m

selanjutnya (Vout)

Perancangan dan Integrasi Sistem - 02 12

Pengolah Sinyal: Konverter Arus ke Tegangan

fi

si

f IRRR

m +Vop

-

+

fi

si

-Vop+

Vout = m z

f

i+Vf

pot+Vop

+

-V

z

zVV-Vop-V Rpot << Rf

ifs

R

IIRRVVR

12

12

))(/(

si

fZ RI

RR

VV 11

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 13

Keluaran Sensor berupa Perubahan F k iFrekwensi

Pengolah Si lFrekwensiin VoutSinyalFrekwensiin 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

R xfRRCR,xV in

s

Ltt

1

112

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 15T

fin1

Keluaran Sensor berupa Perubahan R i t iResistansi

Pengolah Si lResistansi VoutSinyalResistansi Vout

Perubahan resistansi (R) yang dihasilkan sensor memerlukan rangkaian jembatan agar tegangan (Vout) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan resistansi Pengolah sinyal berupa Jembatandengan perubahan resistansi. Pengolah sinyal berupa Jembatan Wheatstone.

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 16

Pengolah Sinyal: Jembatan Wheatstone

DCteganganSumberE

RRMeterVoltDigitalDVM

4

3

2

1,0RR

RRjikaVout

Jik i i dil t kk d l h t R i t i kJika posisi sensor diletakkan pada salah satu Resistansi, maka 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 it iKapasitansi

Pengolah Si lKapasitansi VoutSinyalKapasitansi Vout

Perubahan kapasitansi (C) yang dihasilkan sensor memerlukan rangkaian jembatan agar tegangan (Vout) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan kapasitansi Pengolah sinyal berupa Jembatandengan perubahan kapasitansi. Pengolah sinyal berupa Jembatan Wien.

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 21

Pengolah Sinyal: Jembatan Wien

MeterVoltDigitalDVMulasimoddenganDCteganganSumberE

4

3

2

10ZZ

ZZjika,Vout

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 iInduktansi

Pengolah Si lInduktansi VoutSinyalInduktansi Vout

Mirip cara perubahan kapasitansi. Perubahan induktansi (L) yang dihasilkan sensor memerlukan rangkaian jembatan agar tegangan (V ) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan induktansi(Vout) yang dihasilkan ekivalen dengan perubahan induktansi. Pengolah sinyal berupa Jembatan Wien.

Perancangan dan Integrasi Sistem - 00 24