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
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
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