BAB III

PENGKONDISI SINYAL ANALOG3.1. TUJUAN PEMBELAJARANSetelah mempelajari bab ini diharapkan pembaca mampu untuk:

1. Memdefinisikan tipe-tipe umum dari pengkondisi sinyal analog.2. Mendesain sebuah jembatan Wheatstone untuk pengukuran tahanan.3. Menggambarkan diagram jembatan arus seimbang dan menggambarkan operasinya.4. Mendefinisikan prinsip-prinsip operasi sebuah rangkaian potensiometer.3.2. PENDAHULUAN

Sinyal keluaran dari sebuah tranduser atau sensor sangat kecil hampir mendekati mikro volt. Tegangan keluran dari tranduser belum dapat dibaca oleh adc atau pengolah sinyal yang lain. Agar sinyal tersebut dapat diolah oleh pengolah sinyal, maka tegangan keluaran dari tranduser tersebut harus dimasukan kedalam pengkondisi sinyal. 3.3. PENGKONDISI SINYALPengkondisi sinyal merupakan konversi sinyal ke bentuk yang sesuai dengan interface dengan elemen-elemen yang lain dalam loop kontrol proses. Efek pengkondisi sinyal sering dinyatakan dengan fungsi alihnya (transfer function). Sebuah pengkondisi sinyal mempunyai fungsi alih dari beberapa konstanta yang ketika dikalikan dengan tegangan input akan memberikan tegangan output.Pengondisi sinyal berfungsi untuk menyesuaikan sinyal keluaran transduser temperatur agar dapat diterima dengan baik oleh untai ADC. Sinyal kondisi untuk menguatkan sinyal tegangan keluaran dari trandusernya. Sinyal kondisi ini berfungsi agar sinyal keluaran dari tanduser dapat di baca oleh computer atau alat ukur yang lain. Isyarat dari sinyal tranduser biasanya sangat lemah, untuk itu perlu dikuarkan dengan penguat awal ditempatkan di dalam satu tempat dengan tranduser. Sinyal kondisi di letakkan dalam satu tempat dengan tranduser, karena agar sinyal kondisi hanya menguatkan sinyal keluaran dari tranduser. Penguat ini menjadi unsur dasar pengolahan isyarat secara analog. Pengondisi sinyal akan dibentuk dengan memanfaatkan penguat operasional karena penguat operasional atau yang sering disebut op-amp memiliki beberapa keutamaan yaitu memiliki impedansi masukan yang sangat besar, memiliki impedansi keluaran yang rendah, memiliki nilai penguatan tinggi dan karakteristiknya tidak berubah atau dipengaruhi temperatur.

3.4. PERUBAHAN LEVEL SINYALMetode paling sederhana dari pengkondisi sinyal adalah pengubahan level sinyal. Sinyal yang dihasilkan dari tranduser dan sensor mempunyai level sinyal sangat kecil sampai mencapai mikro volt atau nano volt. Sinyal tersebut harus di ubah levelnya menjadi mili volt atau volt. Pengubah level sinyal yang paling umum adalah untuk penguatkan level tegangan. Suatu faktor penting dalam pemilihan sebuah penguat sinyal adalah impedansi input yang ditawarkan oleh penguat sinyal. Dalam memilih rangkaian penguat sinyal harus memilih penguat sinyal yang memiliki impedansi input yang rendah.Misalnya, sensor mengeluarkan tegangan keluaran sebesar 100uV. Sinyal dari sensor dimasukan ke pengubah level tegangan dengan penguat 10x. Hitung berapa tegangan keluaran dari pengubah level tegangan?Jawab:

Tegangan keluaran dari pengubah level tegangan adalah

3.5. LINIERISASITegangan keluaran dari sensor dan tranduser kebanyakan menghasilkan tegangan yang tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan hasil pengukuran. Untuk itu, perlu dilakukan linierisasi dengan menggunakan pengkondisi sinyal agar tegangan output sensor berbanding lurus dengan hasil pengukuran. Linierisasi dengan menggunakan pengkondisi sinyal adalah membuat persamaan fungsi linier yang akan di aplikasikan ke pengkondisi sinyal. Fungsi linier adalah fungsi yang paling sederhana karena hanya mempunyai satu variabel bebas dan berpangkat satu pada variabel bebas tersebut, sehingga sering disebut sebagai fungsi berderajad satu. Bentuk umum persamaan linier adalah: y = a + bx; dimana a adalah konstanta dan b adalah koefisien. Atau sering dinyatakan dalam bentuk implicit berikut: Ax + By + C = 0. Fungsi linier jika digambarkan pada koordinat cartesius akan berbentuk garis lurus (linier). Kemiringan pada setiap titik yang terletak pada garis lurus tersebut adalah sama. Hal ini ditunjukkan oleh koefisien b pada persamaan y = a + bx.

Gambar grafik fungsi linier3.6. KONVERSISering kali, pengkondisi sinyal digunakan untuk mengkonversi suatu tipe variasi elektrik kepada tipe lainnya. Sehingga, satu kelas besar dari transduser transduser menyediakan perubahan tahanan dengan perubahan dalam variable dinamik. Dalam kasus ini, adalah perlu dibuat sebuah rangkaian untuk mengkonversi perubahan tahanan ini baik kedalam sinyal tegangan maupun arus. Secara umum ini dipenuhi oleh jembatan-jembatan bila perubahan sebagian tahanan adalah kecil dan/atau dengan amplifier-amplifier yang gainnya berubah terhadap tahanan.3.7. PENAPIS FREKUENSISering sinyal-sinyal gangguan dari daya yang besar muncul dalam lingkungan industri, seperti sinyal-sinyal frekuensi saluran standar 60 Hz dan 400 Hz. Transien start motor juga dapat mengakibatkan pulsa-pulsa dan sinyal-sinyal yang tidak diperlukan lainnya dalam loop kontrol proses. Dalam banyak kasus, perlu digunakan high pass, low pass dan notch filter untuk mengurangi sinyal sinyal yang tidak diinginkan dari loop. Filter seperti ini dapat dipenuhi oleh filter pasif yang hanya menggunakan resistor, kapasitor, induktor, atau filter aktif, menggunakan gain dan feedback. Penyesuai impedansi adalah sebuah elemen penting dari pengkondisi sinyal ketika impedansi internal transduser atau impedansi saluran dapat mengakibatkan error dalam pengukuran variabel dinamik. Baik jaringan aktif maupun pasif juga dipakai untuk menghasilkan penyesuai seperti ini._1368546258.unknown

_1368546405.unknown