Aplikasi Teknik Antarmuka Pengukuran, Pengendalian, dan Pengaturan dengan PC Pendahuluan

Struktur dasar rangkaian pengaturan digital Sensor Mengubah besaran fisik (temperatur, gaya, kecepatan perputaran, gas, kelembaban) menjadi besaran listrik yang proporsional. Ketelitian SENSOR ditentukan oleh : 1. Linearitas 2. Ketergantungan Pada Temperatur 3. Stabilitas waktu 4. Histerisis Harus Memenuhi Persyaratan : Linearitas Konversi harus betul-betul proporsional, jadi karakteristik konversi harus linear. Tak Bergantung Temperatur Keluaran konverter tidak boleh bergantung pada temperatur disekelilingnya, kecuali sensor temperatur. Kepekaan Kepekaan sensor harus dipilih sedemikian sehingga pada nilai-nilai masukan yang ada dapat diperoleh tegangan listrik keluaran yang cukup besar. Waktu Tanggapan Waktu yang diperlukan keluaran sensor untuk mencapai nilai akhirnya pada nilai masukan yang berbah secara mendadak. Batas Frekuensi Terendah dan Tertinggi Frekuensi masukan yang masih dapat dikonversi oleh sensor secara benar. Stabilitas Waktu Untuk nilai masukan tertentu sensor harus mampu memberikan keluaranyang tetap nilainya dalam waktu yang lama. Histerisis Perbedaan keluaran sensor berlainan yang disebabkan perbedaan dari naik ke turun atau sebaliknya. Proses fisik yang dapat dipilih :

Linearisasi Karakteristik Sensor yang linear harganya lebih mahal dari pada yang tak linear. Jika data ukur dilakukan oleh komputer, maka nilai yang kurang tepat dapat dikoreksi dengan software.

Proses koreksi linearitas

Dirumuskan secara matematis, yaitu : ISTkor = IST(N) + [IST(N+1) - IST(N)]/4 * (MW-4*N) Menyusun tabel yang menyatakan hubungan antara besaran yang diukur secara elektronik dengan sensor dengan besaran sesungguhnya.

Penggantian Hardware dengan Software Keuntungan Penghematan hardware, Penggunaan komponen yang tidak linear dimungkinkan, Fleksibilitas lebih baik. Kerugian Kebutuhan sarana penyimpanan lebih besar Bertambahnya waktu pembuatan an pengujian program, Biaya perawatan lebih tinggi, Kecepatanpengolahan lebih rendah. Pengukuran dengan PC Pendahuluan Konverter dari besaran analog ke digital (ADC) menggunakan ADC0808/0809 atau ADC0804. Keluaran ADC dihubungkan dengan komputer melalui port data pada port paralel. Kontrol pada ADC menggunkan port status atau port kontrol dari port paralel komputer.

ADC 0808/ADC0809 :

Analog to Digital Converter

ADC0804 dengan Paralel Port

Diagram alir (flow chart) :

Contoh program :

Pengukuran Arus karakteristik Mengukur arus sembarang dengan 256 tingkat pengukuran. Waktu pengukuran 2,6 milidetik (maks) tergantung konverter. Ketidak-linearan LSB. Perancangan Hardware : Menggunakan konverter dari arus ke tegangan. Menggunakan resistor yang kecil agar tidak membebani rangkaian arus dan mempengaruhi hasil pengukuran. Karena tegangan yang diukur kecil, maka ketelitian alat ukur menjadi terbatas. Untuk mendapatkan rentang yang lebar maka tegangan pada resistor harus diperkuat. Perhitungan arus dari tegangan yang diukur dilakukan dengan komputer menurut hukum Ohm. Dengan adanya penguatan, maka rumusnya menjadi I=V/(Rn)

Pengukuran Amplitudo karakteristik Pengukuran tegangan bolak-balik (sinus, segi empat, dan gigi gergaji).

Frekuensi dari 10 Hz hingga 1 MHz (rentang frekuensi tergantung pada ketelitian yang dikehendaki). Rentang amplitudo dapat diatur. Perancangan Hardware : Tegangan bolak-balik dipisahkan dari komponen searahnya dengan kapasitor. Keluaran kapasitor kemudian disearahkan. Agar nilai amplitudo tidak berubah untuk tegangan yang kecil, sebaiknya dipergunakan penguat.

ADC melalui Port Serial Perancangan Hardware :

Perangkat lunak :

Pengendalian dengan PC Pendahuluan :

Konverter dari besaran digital ke analog(DAC) menggunakan ZN425E. Masukan DAC dari komputer melalui port data pada port paralel. Perancangan Hardware :

Pengendalian Motor Arus Searah karakteristik Tiga keadaan : putar kanan, kiri, dan berhenti. Pengendalian dengan penekanan tombol R, L, dan S. Tegangan kerja motor 5 V, dan arus maksimum 3 A. Perancangan Hardware : Rangkaian dasar untuk pengendalian motor. Motor ditempatkan sebagai diagonal dalam suatu rangkaian jembatan.

Catu Daya Terprogram karakteristik Rentang tegangan keluaran 0 V sampai 11 V. Arus maksimum 6 A Tegangan dapat diatur dalam 256 tingkatan

Pemberian tegangan acuan secara digital ke komputer Perancangan Hardware : Komputer memberikan nilai tegangan acuan dalam bentuk digital (bilangan biner) ke konverter D/A. Tegangan keluaran DAC diteruskan ke transistor daya yang dirangkai sebagai rangkaian common emitter. Transistor ini memberikan daya keluaran yang dibutuhkan. Tegangan analog yang diberikan pin 14 setelah waktu konversi sekitar 1 mikrodetik diperkuat oleh OP AMP 741 diteruskan ke penguat daya. setiap kenaikan bilangan digital pada konverter menyebabkan kenaikan tegangan 10 mV. Tegangan keluaran OP AMP maksimum 2,56 V. Tegangan keluaran catu daya yang diinginkan 12 V. Dengan dioda Zener tegangan keluaran dapat dibatasi sebesar 12 V. Jika pembatasan tidak dikehendaki, dioda zener dapat dihilangkan. Tiga buah transistor daya diatas menyebabkan pergeseran tegangan sebesar 2,1 V. Karena pergeseran tegangan ini maka perlu dikoreksi yang dapat dilakukan secara software maupun hardware.

Sumber Arus Terprogram karakteristik Arus konstan 0 ... 1000 mA dapat diatur dalam tingkat 4 mA. Perancangan Hardware : Memberikan arus yang besarnya konstan tidak terpengaruh oleh resistans beban. Jika arus turun maka sumber menaikkan tegangan sedemikian hingga arus kembali ke nilai yang ditentukan. Tegangan hanya dapat diatur sampai 11 V. Blok diagram sumber arus konstan

Pengaturan dengan PC Blok diagram pengaturan

Perancangan Hardware :

Pengaturan Kecepatan Putaran Motor DC Diagram blok :

karakteristik Mendapatkan kecepatan motor yang konstan tanpa tergantung beban. Sifat pengaturan kontinyu Pengaturan kecepatan dalam rentang 500 rpm sampai dengan 6000 rpm Kecepatan acuan dapat diberikan dari keyboard Perancangan Hardware : Poros motor yang diatur kecepatannya dipasang piringan bercelah. Pulsa yang terbentuk dicacah selama waktu tertentu Waktu ambang dan reset dilakukan oleh komputer. Blok diagram pengaturan kecepatan motor dengan piringan bercelah sebagai sensor putaran.