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