pengenalan scada karakteristik dasar...

Pengenalan SCADA - 03 1

Pengenalan SCADA

Karakteristik Dasar Sensor

Ir. Jos Pramudijanto, M.Eng.Jurusan Teknik Elektro FTI ITS

Telp. 5947302 Fax.5931237Email: [email protected]


Objektif:Karakteristik DasarSpesifikasi Statis

Akurasi SensifitasResolusiHysterisisRepeatabilityLinieritas

Spesifikasi Dinamis


Karakteristik Dasar

Karakteristik yang digunakan untuk mengetahui performansi suatu sensor jika digunakan untuk pengukuran.Performansi suatu sensor dinyatakan dengan

Spesifikasi Statis danSpesifikasi Dinamis


Spesifikasi Statik Sensor

Spesifikasi statik sensor menyatakan seberapa baik korelasi antara input fisik dan output listrikInput fisik menyatakan besaran fisik yang diukur; diantaranya, posisi, kecepatan, level, flow, temperatur, tekanan, dll.Output listrik menyatakan besaran variabel listrik dapat berupa tegangan, arus, resistansi, induktansi, dan kapasitansi.


Spesifikasi Statik (1)

Akurasi digunakan untuk menentukan eror maksimum yang diharapkan dari suatu sensor (dalam % eror)Bentuk :

Prosentase dari pembacaan skala maksimum (FS)FS instrumen 5 Volt dengan akurasi + 0,5% Volt rata-rata ketakpastian pengukuran + 0,025 Volt

Prosentase dari span (maks – min)Akurasi + 3% dari span tekanan dengan range 20 s/d 50 psi inakurasinya + 0,03(30 psi) = + 0,9 psi

Prosentase dari pembacaan aktualAkurasi Voltmeter + 3% inakurasinya + 0,06 Volt untuk pembacaan 2 Volt



Sensitifitas perubahan input yang kecil, sensor dapat memberikan output (ditunjukkan oleh fungsi alih dari sensor)

Fungsi alih dari sensor temperatur 5mV/0C setiap perubahan input sebesar 10C menyebabkan output berubah sebesar 5mV.

Resolusi perubahan input terkecil yang menyebabkan terjadinya perubahan pada output.


Kurva Tegangan Output Load Cell

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100

Beban (kg)

Out

put (

mV)

Output 1Output 2

Spesifikasi Statik (3)Hysterisis sensor memberikan nilai output yang berbeda untuk pengukuran variabel input dari rendah ke tinggi atau dari tinggi ke rendah.


Repeatability (Precision) digunakan untuk mengukur seberapa baik sensor dapat memberikan output yang sama terhadap suatu input yang diberikan secara berulang-ulang.

%100scale

min max×

−=

fullityrepeatabil



Akurasi versus Repeatability

No. A B C

1 10,02 11,50 10,00

2 10,96 11,53 10,03

3 11,20 11,52 10,02

4 9,39 11,47 9,93

5 10,50 11,42 9,92

6 10,94 11,51 10,01

7 9,02 11,58 10,08

8 9,47 11,50 10,00

9 10,08 11,43 9,97

10 9,32 11,48 9,98

Minimum

Rata-rata

Maksimum


Bias, Precision, and Total Error

Bias Error

Total Error

Precision Error

X True X measured


Types of Errors (1)

Perbedaan antara hasil pengukuran dan nilai sebenarnya. Error biasanya dinyatakan dengan prosentase skala penuh (%FSO). Rasio ini menunjukkan keakurasian dari sebuah sensor.

Intrinsic, absolute, and relative errorIntrinsic Error adalah error yang memang sudah terdapat pada sensor;Absolute Error adalah perbedaan antara nilai sebenarnya dibagi dengan nilai yang diperoleh dari hasil pengukuran;Relative Error adalah perbandingan antara error absolut dengan nilai sebenarnya.


Types of Errors (2)

Random error ini muncul jika dilakukan pengukuran secara berulangkali untuk pengambilan data yang sama. Error ini disebabkan oleh friksi, suara, tegangan statik dan sebab lain.

Sistematic and Sensor errorSistematic Error biasanya konstan karena dipengaruhi oleh arus, effek zero dan ketidak linieran;Sensor Error adalah error yang didapatkan dari error yang terdapat pada sensor.



Linieritas pemetaan satu-satu antara input-output sebagai fungsi linier. Secara umum ada tiga bentuk penyajian linieritas:

Endpoint Linearity (linieritas awal-akhir);Independent straight-line linearity (linieritas garis lurus);Least-squares linearity (linieritas regresi).


Gambar beberapa Bentuk LinieritasKurva Tegangan Load Cell

-5

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100

Beban (kg)

Out

put (

mV) Naik

TurunEndPoint Lin.Least SQR


Least-square Linearity

Least-squares linearity (linieritas regresi) secara umum dapat dituliskan sebagai berikut:

di mana : y = outputx = inputm = kemiringan (slope)b = konstanta (intercept)n = jumlah data pengamatan

bmxy +=

nxm

nyb

xxnyxxynm

Σ−

Σ=

Σ−ΣΣΣ−Σ

= 22 )()()(


Contoh: Least-square Linearity

No. psi Volt

1 0,0 0

2 50,2 0,6

3 99,9 1,8

4 150,1 3

5 200,1 3,5

6 250,1 4,8

7 299,8 6

8 350,1 6,4

9 401,0 7,5

Contoh:Suatu sensor tekanan mengubah tekanan dalam range 0 – 450 psi ke dalam tegangan 0 – 8 Volt DC. Dapatkan persamaan linier dari tegangan terhadap tekanan.


Spesifikasi Dinamis

Spesifikasi yang menyatakan seberapa cepat perubahan output (respon) yang terjadi terhadap perubahan input.Respon bergantung pada:

tipe inputkondisi awal (initial conditions)karakteristik sistem


Respon Sensor

Pengukuran respon sensor terhadap pemberian input :step, ramp, dan impuls

Respon transien: rise time, delay time, time constant, % overshoot, settling timeRespon dari steady state sampai tak hingga: percent error steady state

sinusfrequency response, high-frequency cutoff


Type of Input

Step Ramp Impulse

Inpu

t, x

(t)

x0

Time, t

Inpu

t, x

(t)

Time, t

slope = a

Inpu

t, x

(t)

Time, tt0

0 tX X0 t0

0 >=<=X

0at t X0 t0

>=<=X

00

00

t t)(t t0)(

=∞=−≠=−

tttt

δδ


Transfer Function

)()( 001 txbtyadtdya =+ )(tKxy

dtdy

=+τ

ty)(sensitivi

gain static K

constant time

0

0

0

1

→=

→=

ab

aaτ)()1 )(( sKXssY =+τ

s 1)()(

τ+==

KsXsYTF

⇒


Process Element Characteristic (1)

GainPerubahan input menyebabkan perubahan output secara cepat.Sensor temperatur mempunyai gain dalam unit (besaran) yang tetap, jika:

temperatur 10oC tegangan output 20 mVolt temperatur 20oC tegangan output 40 mVolt

CmVoltTF o=


Integral

Laju perubahan output bergantung secara langsung pada inputnya

∫=⇒= dt )( v 0 iio vKtKv

dtdv

∫ ∫∞

+=0

000 dt 0 Kdt )( v

t

t

AKt


vi

vo

t0

KAt0

A

t

t


First-orderSelf-regulating, jika diberikan input step maka outputnya akan muncul secara eksponensial hingga kestabilan (level) yang baru tercapai

s 1Kτ+

input output

CR=τ


h CR

fi

fo


Response of a first-order systems to Step and Ramp input

0.632

τ1

K x fi

fi

τ3τ2 τ5τ4t

input

output

t

)t(K e K )t(y t ττ τ −+= −

transient steady state


Dead timePerubahan pada input tidak menyebabkan perubahan output hingga waktu delay (dead) terlampaui

Biasanya merupakan delay transportasi (ada jarak yang harus dilampaui). Proses di industri banyak berupa dead time dan first-order. Jika diberikan input step pada proses maka output berubah setelah waktu delay terlampaui lalu muncul secara eksponensial.



Second-order

dua akar karakteristik real berbeda real sama kompleks konjugat

22

2

2)()(

nn

n

sssXsY

ωζωω

++=

overdamped )1( ⇒>ζdamped critically )1( ⇒=ζ

dunderdampe )10( ⇒<<ζ

12 −±−= ζωζω nns

ratio damping : frequency natural :

ζωn



Specifications of the Transient Response

Rise timeTime to pass from 10% to 90% of final value

Settling timeTime to reach the final value

Delay timeTime to reach 50% of final value

Peak timeTime required for the response to reach the first peak of the overshoot

Maximum overshootMax percent overshoot %100

)()()(×

∞

∞−=

yyty p

pengenalan scada karakteristik dasar...

Documents