LAPORAN PRAKTIKUM SISTEM PENGUKURAN

(TKF 2416)

Muhammad Sofyan Parlin

11/319588/TK/38716

LABORATORIUM SENSOR DAN SISTEM TELEKONTROL

JURUSAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2013

SP – 01

Kelinieran Hasil Pengukuran

A. TujuanMempelajari kelinieran pengukuran berat

B. Pengambilan Data1. Input tegangan 5 VDC,nilai Rm = 10kΩ dan 30kΩ output diukur dengan

menggunakan multimeter.2. Sensor divariasikan dengan menggunakan koin dengan berat yang berbeda

C. Hasil pengukuran

1. RM = 10kΩ

NoBerat koin (gr)

Output (v)

1 1,25 02 1,5 03 2 04 2,65 05 2,9 06 3,15 07 3,45 08 3,5 0,079 4,6 0,2

10 4,95 0,3611 10,5 0,5412 12 0,613 13,5 0,8314 15 0,8715 16,5 0,9

2. RM = 30kΩ

NoBerat koin (gr)

Output (v)

1 1,25 02 1,5 03 2 04 2,65 05 2,9 06 3,15 07 3,45 08 3,5 09 4,6 0

10 4,95 011 10,5 0,0312 12 0,5813 13,5 0,6314 15 1,1915 16,5 1,33

D. AnalisaBerdasarkan data diatas, kita buat grafik hubungan antara berat koin dengan

tegangan untuk kedua nilai RM, dengan mengambil bagian rentang berat dimana kurva yang diperoleh cukup linier. Lalu kita lakukan regresi linier untuk memperoleh hubungan antara berat dan tegangan keluar.

RM =10KΩBerdasarkan data diatas, kita buat grafik hubungan antara berat koin dengan

tegangan untuk nilai RM = 10KΩ

0 2 4 6 8 10 12 14 16 180

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Berat (gr)

Out

put (

V)

Gambar 1.1 .Grafik Output tegangan terhadap berat koin

Ambil bagian rentang berat dimana kurva yang diperoleh cukup linier,Dalam kasus ini kita ambil dari titik (4.95,0.36) sampai (16.5,0.9) Lalu kita lakukan regresi linier untuk memperoleh hubungan antara berat dan tegangan keluar.

4 6 8 10 12 14 16 180

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

f(x) = 0.0509417846707125 x + 0.0682112834344798R² = 0.919874421918667

Berat(gr)

Out

put (

V)

Gambar 1.2. Grafik Regresi linier untuk RM = 10kΩ

Berdasarkan grafik Regresi linier diatas diperoleh hubungan matematis antara berat koin dengan tegangan keluar untuk RM = 10kΩ, yakni y=0.050x+0.068 serta nilai R square sebesar 0.919

RM = 30kΩ

Berdasarkan data diatas, kita buat grafik hubungan antara berat koin dengan tegangan untuk nilai RM = 30kΩ

0 2 4 6 8 10 12 14 16 180

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Berat (gr)

Out

put (

V)

Grafik 1.3. Output tegangan terhadap berat koin untuk RM = 30kΩ

Ambil bagian rentang berat dimana kurva yang diperoleh cukup linier,Dalam kasus ini kita ambil dari titik (10.5,0.03) sampai (16.5,1.33) Lalu kita lakukan regresi linier untuk memperoleh hubungan antara berat dan tegangan keluar.

10 11 12 13 14 15 16 170

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4f(x) = 0.214 x − 2.137R² = 0.943875494650447

Berat (gr)

Out

put (

V)

Gambar 1.4. Grafik Regresi linier untuk RM = 30kΩ

Berdasarkan grafik Regresi linier diatas diperoleh hubungan matematis antara berat koin dengan tegangan keluar untuk RM = 30kΩ, yakni y=0.214 x−2.137 serta nilai R square sebesar 0.943.

E. Pembahasan

Pada praktikum SP-01 kita mengukur kelinieran pengukuran berat. Sensor yang

digunakan adalah FSR406 (Force Sensing Resistor). Gambar disamping

menunjukkan rangkaian skematik dari sensor FSR406. Untuk mengukur tegangan

output menggunakan multimeter. Rangkaian

skematik FSR406 merupakan op-amp yang memiliki

umpan balik negatif (negative feedback). Dilihat dari

rangkaiannya, tegangan output diumpan balik ke

masukan inverting (-) sedangkan masukan non-

inverting disambung dengan sensor FSR406 dan RM

secara paralel. Dapat dilihat juga bahwa RM disambung dengan ground. Jika op-

amp diasumsikan ideal, maka gain tegangan dari rangkaian mendekati satu karena

Vout = Vin.

Adapun rentang yang kita ambil untuk membuat regresi linier ditujukan untuk

pengukuran yang memiliki kelinieran yang tinggi masuk ke dalam persamaan garis

linier. Jika terjadi pengukuran yang menunjukkan hasil diluar dari persamaan garis

linier,maka pengukuran tersebut tidak linier.

Hasil regresi linier untuk RM = 10kΩ memiliki persamaan, yakni y=0.050 x+0.068 serta nilai R square sebesar 0.919. Sedangkan hasil regresi linier untuk RM = 30kΩ, yakni y=0.214 x−2.137 serta nilai R square sebesar 0.943. Jika kita bandingkan nilai R square keduanya, nilai R square untuk RM=30kΩ lebih besar daripada R square untuk RM=10kΩ. Hal ini menunjukkan bahwa kelinieran pengukuran untuk Rm=30kΩ lebih baik dimana nilai R square mendekati 1. R square bernilai 1 memiliki arti kelinieran sempurna .Adapun error yang terjadi kemungkinan disebabkan oleh sensitivitas alat ukur yang kecil dan kesalahan praktikan.

Kesimpulan dari praktikum SP 01 ini ,pengukuran tegangan menggunakan RM=30kΩ lebih linier dari pengukuran tegangan menggunakan RM=10kΩ karena nilai R square-nya sebesar 0.943, mendekati 1.

SP 02

KALIBRASI ALAT UKUR

A. TujuanMempelajari prinsip kalibrasi alat ukur

B. Pengambilan Data1. Variasikan suhu dan ukur tegangan output sebanyak 2 kali untuk setiap nilai suhu

C. Hasil Pengukuran

D. Analisa1. Hitung nilai rerata dari kedua pengukuran tersebut

Temperatur Infrared

Termometer (oC)

Vsensor LM35 (mV)

Vsensor LM35 (mV)

80 1038 94075 1037 92070 1037 92065 1034 88060 1038 88055 1039 88050 1038 84045 1037 820

Rata-Rata 1037,25 885

2. Hitung perubahan tegangan keluar/oC dengan cara menghitung dV/dT pada setiap rentang suhu dan merata-ratakannya

Temperatur Infrared

Termometer (oC)

V1sensor LM35 (mV)

V2sensor LM35 (mV)

dV1 dV2 dV1/dT dV2/dT

80 1038 940 1 20 0,2 475 1037 920 0 0 0 070 1037 920 3 40 0,6 8

Temperatur Infrared

Termometer (oC)

Vsensor1 LM35 (mV)

Vsensor2 LM35 (mV)

80 1038 94075 1037 92070 1037 92065 1034 88060 1038 88055 1039 88050 1038 84045 1037 820

65 1034 880 4 0 0,8 060 1038 880 1 0 0,2 055 1039 880 1 40 0,2 850 1038 840 1 20 0,2 445 1037 820

Rata-Rata 1037,25 885 Rata-Rata0,31428

63,42857

1

E. Pembahasan1. Prinsip kalibrasi

Kalibrasi dilakukan untuk mengetahui karakteristik dari alat ukur yang kita gunakan dimana masukan yang dikaji divariasikan pada beberapa rentang nilai konstan yang akan menyebabkan outputnya bervariasi dalam beberapa rentang nilai konstan sehingga diperoleh hubungan input-output yang berlaku untuk keadaan yang sesuai dengan keadaan pada kalibrasi tersebut.

2. Mengapa hasil pengukuran tidak sesuai dengan spesifikasi LM35 ?Berdasarkan datasheet,LM35 memiliki perubahan tegangan keluar rata-rata sebesar 10mV/oC. Sedangkan nilai perubahan tegangan keluar rata-rata pada percobaan-1 sebesar 0.314mV/oC dan nilai perubahan tegangan keluar rata-rata pada percobaan-2 sebesar 3.428mV/oC. Idealnya nilai perubahan tegangan keluar rata-rata pada hasil percobaan sama dengan spesifikasi LM35 yakni 10mV/oC. Adanya ketidaksesuaian hasil tersebut diakibatkan oleh gannguan yang terjadi saat percobaan dan sensor LM35 yang digunakan saat percobaan belum dikalibrasi sehingga rentang pengukurannya tidak diketahui.

3. Variabel gangguanVariabel gangguan yang menyebabkan ketidaksesuaian hasil dengan datasheet adalah udara atau suhu ruangan. Sensor LM35 yang berkontak langsung dengan udara, menyebabkan pembacaan suhu yang berbeda dengan suhu sebenarnya (jika tidak ada gangguan dari udara) pada termometer infrared.

4. Cara untuk memperbaiki pengukuranKontak langsung dengan udara memang tidak dapat dihindarkan,namun yang paling utama untuk memperbaiki pengukuran adalah sensor LM35 sebaiknya dikalibrasi terlebih dahulu agar kita tahu rentang pengukuran pada sensor LM35. Dengan mengetahui rentang pengukuran,kita bisa menentukan bahwa data yang diperoleh masuk kedalam rentang pengukuran atau tidak, sehingga hasil nilai perubahan tegangan keluar rata-rata yang diperoleh mendekati 10mV/oC.

5. Fenomena fisis infrared termometer dan LM35Infrared termometer bekerja berdasarkan prinsip radiasi termal.laser yang ditembakkan ke objek (setrika) akan menyebabkan laser terpancar sehingga diketahui emisivitas dan di deteksi oleh detektor. Dengan menggunakan hukum Stefan-Boltzmann diperoleh nilai suhu objek tersebut.

Kesimpulan dari praktikum SP 02 ini adalah baik percobaan-1 maupun percobaan-2 memiliki hasil yang tidak sesuai dengan datasheet LM35,dimana besar nilai perubahan rata-rata tegangan keluar sama dengan atau mendekati 10mV/oC.

SP 03

KONVERSI ANALOG KE DIGITAL

A. TujuanMempelajari prinsip konversi niai analog ke digital

B. Pengambilan Data1. Variasikan input analog dan catat keluaran digitalnya

C. Hasil Praktikum

Input Analog (volt)

Keluaran digital

0 1 2 3 4 5 6 70.2 1 1 1 0 0 0 0 00.4 1 1 1 0 1 1 0 00.6 0 0 0 0 0 1 0 00.8 1 0 0 1 0 1 0 0

1 1 0 1 0 1 1 0 01.2 1 1 1 1 1 1 0 01.4 1 0 0 1 0 0 1 01.6 0 1 1 0 1 0 1 01.8 1 0 0 0 0 1 1 0

2 1 1 0 1 0 1 1 02.2 0 1 0 0 1 1 1 02.4 1 0 1 0 1 1 1 02.6 1 1 1 0 0 0 0 12.8 1 0 0 0 1 0 0 1

3 1 0 0 1 1 0 0 13.2 0 1 1 0 0 1 0 13.4 1 0 0 0 1 1 0 13.6 1 1 0 1 1 1 1 13.8 1 0 1 0 0 0 1 1

4 1 1 1 1 0 0 1 14.2 1 1 0 1 1 0 1 14.4 0 0 1 0 0 1 1 14.6 1 1 1 1 1 0 1 14.8 0 0 0 1 1 1 1 1

5 1 1 1 1 1 1 1 1

D. Analisa Data1. Hitung nilai decimal dari setiap keluaran biner

Input Analog (volt)

Keluaran digital Nilai Decimal

0 1 2 3 4 5 6 70,2 1 1 1 0 0 0 0 0 70,4 1 1 1 0 1 1 0 0 55

0,6 0 0 0 0 0 1 0 0 320,8 1 0 0 1 0 1 0 0 41

1 1 0 1 0 1 1 0 0 531,2 1 1 1 1 1 1 0 0 631,4 1 0 0 1 0 0 1 0 741,6 0 1 1 0 1 0 1 0 861,8 1 0 0 0 0 1 1 0 97

2 1 1 0 1 0 1 1 0 1072,2 0 1 0 0 1 1 1 0 1142,4 1 0 1 0 1 1 1 0 1172,6 1 1 1 0 0 0 0 1 1352,8 1 0 0 0 1 0 0 1 145

3 1 0 0 1 1 0 0 1 1553,2 0 1 1 0 0 1 0 1 1663,4 1 0 0 0 1 1 0 1 1773,6 1 1 0 1 1 1 1 1 2513,8 1 0 1 0 0 0 1 1 197

4 1 1 1 1 0 0 1 1 2074,2 1 1 0 1 1 0 1 1 2194,4 0 0 1 0 0 1 1 1 2284,6 1 1 1 1 1 0 1 1 2394,8 0 0 0 1 1 1 1 1 248

5 1 1 1 1 1 1 1 1 255

2. Gambar grafik hubungan antara tegangan analog dengan nilai decimal keluaran

0 1 2 3 4 5 60

50

100

150

200

250

300

Input Analog (V)

Nila

i Des

imal

3. Tentukan kelinieran ADC,hitung R2 dari regresi liniernya

0 1 2 3 4 5 60

50

100

150

200

250

300

f(x) = 51.3769230769231 x + 5.13999999999999R² = 0.964537782304181

Input Analog (V)

Nila

i Des

imal

E. PembahasanPada praktikum SP-03 kita melakukan konversi analog ke digital, menghitung

nilai desimalnya, menggambar grafik hubungan antara tegangan analog dengan nilai desimal keluaran, dan menentukan kelinieran ADC serta menghitung R square dari regresi liniernya.

Berdasarkan gambar grafik regresi linier diatas,diperoleh persamaan garis linier y=51.37 x+5.14 dan nilai R square sebesar 0.964. Hal ini menujukkan bahwa kelinieran pengukuran mendekati nilai 1 atau linier sempurna,namun jika kita

perhatikan gambar kedua grafik diatas,terdapat 2 titik yang tidak masuk dalam persamaan garis linier yakni titik (0.4,55) dan (3.6,251). Hal ini kemungkinan disebabkan oleh kesalahan praktikan saat menggunakan ADC dan kerusakan komponen ADC sehingga menyebabkan munculnya error pengukuran.

Kesimpulan dari praktikum SP 03 ini adalah kelinieran ADC sangat baik dengan nilai R square 0.964. Adapun error yang muncul kemungkinan diakibatkan kesalahan praktikan maupun kerusakan komponen.