Pengukuran Besaran Listrik - Gunadarma...
Transcript of Pengukuran Besaran Listrik - Gunadarma...
Pengukuran Besaran Listrik
Kuliah-2Sistem Pengukuran
Quiz-1 (Pre-test)
1. Buat rangkaian Sistem Instrumentasielektronik !
2. Jelaskan fungsi dari: Controller Data Processor Recorder Signal Conditioner Amplifier TransducerPada sistem instrumentasi elektronik
3. Sebutkan beberapa penyebab errorpengukuran !
Besaran
Mekanis: strain, force,pressure, moment,torque, displacement, velocity,acceleration, mass flow rate, dll.Thermis: heat flux, specific heat, thermal
conductivity, dll.Electrik: voltage, current
Complete System
Transducer Signal Conditioner
Data Processor
Power Supply
Amplifier
Recorder
Controller
Process Control
Engineering Analysis
Command generator
Transducer
Peralatan analog yang merubah besaran fisismenjadi besaran elektris.
Contohnya: Pada Strain gage perubahanbesaran strain (Δε) dikonversikan menjadiperubahan resistansi (ΔR) yang akhirnyadikonversikan menjadi perubahan tegangan(Δv)
Maka perubahan tegangan (Δv) sebandingdengan perubahan strain (Δε)
Transducer
Transducerbesarannon elektris
besaranelektris
Misal Perubahan
•Displacement bes. elektrik
•Perubahan Tekanan (umumnya)
•Perubahan suhu ΔR
≈Sensor
Power Suply
Memberikan energi yang dibutuhkan olehtransducer.Pada transducer Differential transformer
yang digunakan mengukur displacement(perubahan posisi) dibutuhkan teganganAC untuk medan magnet untukmengaktifkan dua sensor coil.Power suply dapat berupa tegangan
AC/DC
Signal Conditioner
Merubah, memanipulasi, dan meng-kompensasi besaran output transducermenjadi besaran elektrik yang dapatdiproses lebih lanjut.
Pada Strain Gage, besaran output transducer(ΔR) dirubah menjadi tegangan (ΔV).
Sistemnya terdiri dari: filter, compensator,modulator, demodulator, integrator,differensiator
Pengkondisi Sinyal
Sinyal dapat ditampilkan / analisa a.l Filter, compensator, modulator,
demodulator, integrator, diferensiator
Pengkondisi Sinyal
Keluarantransducer
Misal ΔR
Tegangan
V atau ΔV
Amplifier
Menaikkan besar sinyal tegangankeluaran Signal Conditioner.Bila keluaran Signal Conditioner hanya
berkisar milivolt atau kurang, makaamplifier akan meningkatkannya 100-1000kali menjadi 1-10 volt.
Recorder
Alat ukur tegangan (voltmeter) yang dapatlangsung menampilkannya atau merekamnya.
Recorder dapat berupa analog atau digital.Keluaran Amplifier adalah sinyal analog yang
dapat ditampilkan oleh Analog recorder seperti:Osciloscope, Oscilograp.
Digital recorder merubah dahulu sinyal analogmenjadi sinyal digital untuk kemudianditampilkan atau disimpan.
Sistem Instrumentasi
Recorder
Mendeteksi (ukur) tegangan masuk Menampilkan tegangan / perubahan tegangan Analog / digital
RecorderKeluaranpengkondisi(& amplifier)
Tampilansinyal
(tegangan)A/D
Sistem Instrumentasi
CatuDaya
Transducer
recorder
Kendali
PengolahData
Penguat
Pengkondisi Sinyal
Analisa
Proses
Analog device Analog / Digitaldevice
Data Processor
Merubah sinyal analog menjadi sinyaldigital untuk diproses lebih lanjut olehperangkat digital, seperi microcomputer(PC) dan microprocessor.Outputnya digunakan lebih lanjut untuk
Engineering Analysis.
Command Generator
Peralatan yang menghasilkan signalanalog sebagai referensi dalam sistemkontrol tertutupSinyal Error adalah perbandingan antara
Sinyal Command Generator dan SinyalOutput transducer-recorder
Controller
Perangkat yang men-drive proses untukmenjaga suatu kuantitas terjaga dalamsuatu sistem kontrol tertutup
Pengukuran
untuk analisa data
Sensor /Pengukuran
PengolahanData
objek /Proses Analisa
Pengukuran
pada Sistem Kendali
Sensor /Pengukuran
Kendali Plant /Proses
keluaranmasukan
Open Loop System
Process Signal Conditioner Data Display
Control Panel
Close Loop System
Process SignalConditioner
InputController
ProcessController
CommandGenerator
B. EXPERIMENTAL ERROR
Element errorImproper functioningTransducer effectDual sensitivity of the transducerother
Element Error
Error setiap alat sesuai spesifikasi pembuatDinyatakan dalam persen terhadap nilai full scaleMisal: 2% nilai kesalahan maksimal = 2%x angka full scale
Jika alat dioperasikan tidak pada full scale nilai kesalahan maksimal tetap, mengikuti saatfull scale Misal operasi pada half scale: Error max = 4%x skala yang digunakan
Element Error (2)
Half FullScale
True ValueUpper bound
Lower bound
d
Misal d = 2%,
Angka Full scale = 100 sat
Error max = 2 sat
Pada operasi berskala max 50
Error max = 2 sat = 4%
Akumulasi Element Error (3)
Akumulasi kesalahan tiap alat dalam sistemEa : error alat terakumulasiEstimasi:
dengan ET , ESC ,EA ,ER masing-masing adalah errorTransducer, signal conditioner, amplifier danrecorder
Ea = √ET2+ESC
2+EA2+ER
2
Improper Functioning
≠penggunaan tidak sesuai fungsi berhubungan dengan perawatan dan
penyesuaian alat (maintenance & adjustment)KalibrasiZero offsetRange / Span
Improper Functioning (2)
Z0
S
s
S : Sensitivity(Slope)
Z0: Zero Offset
s : span (range)
QiL QiR
Qo
Improper Functioning (3)
Kalibrasi
Response curve suatu alat garis lurus dengan kemiringan yang menunjukkan
sensitivitas alat
iQQ
S
0
Sensitivitas
Improper Functioning (4)
Zero Offset deviasi Response line (pada sumbu vertikal) garis lurus dengan kemiringan yang menunjukkan
sensitivitas alat
Z0 = 0.
00 ZSQQ i
iSQQ 0
Improper Functioning (5)
Range Daerah kerja Response curve masih linier / masih dalam batas
toleransi
: batas atas dengan deviasi response curvemaksimum
: batas bawah ( error alat)
RiQ
LiQ
Li
Ri QQs