Sdt week 5
- 1. Sensor dan Transduser MINGGU 5 RANGKAIAN INTERFACE (signal conditioning circuit) 2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers RANGKAIAN INTERFACE Overview Umumnya, sensor tidak langsung dihubung dengan instrumen pengolah, pemonitor dan perekam. Rangkaian Interface diperlukan untuk membawa sinyal output sensor ke taraf yang sesuai dengan sinyal input yang diperlukan rangkaian beban. Artinya sinyal dari sensor harus dikondisikan (conditioned) terlebih dahulu. Input rangkaian interface dinyatakan dalam besaran- besaran standar yang digunakan untuk menentukan keakuratan rangkaian dalam mengolah sinyal sensor serta error yang ada. 2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers 1
- 2. RANGKAIAN INTERFACE Objek Pembelajaran : Amplifier Rangkaian Eksitasi ADC (Analog to Digital Converter) Rangkaian Jembatan Transmisi Data Noise dalam sensor dan rangkaian 2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers RANGKAIAN INTERFACE Amplifier Biasanya, sensor pasif menghasilkan sinyal yang lemah (µV atau pA). Maka itu, diperlukan penguatan tegangan sampai 10000 kali atau penguatan arus sampai 1000000 kali yang diperlukan oleh rangkaian pada tahap berikutnya. Penggunaan amplifier tidak hanya sebagai penguat sinyal, tetapi juga sebagai divais penyesuai impedansi, filter, isolator input dan output serta peningkat SNR. Charge Amplifier Umumnya digunakan op-amp yang selain digunakan untuk menguatkan sinyal, juga dapat digunakan sebagai comparator, voltage follower, charge amplifier,dsb. 2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers 2
- 3. RANGKAIAN INTERFACE • Input Offset Voltage <100µV • Input Offset Voltage Drift <1µV/°C • Input Bias Current <2nA • Input Offset Current <2nA • DC Open Loop Gain >1,000,000 • Unity Gain Bandwidth Product, 500kHz - 5MHz Always Check Open Loop Gain at Signal Frequency • 1/f(0.l Hz to 10 Hz) Noise <1µVp-p • Wideband Noise <10nV /√ Hz • CMR, PSR >100dB 2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers RANGKAIAN INTERFACE • Rangkaian Eksitasi Supply daya eksternal diperlukan oleh sensor aktif, seperti sensor temperatur (RTDs), sensor tekanan (piezoresistive) dan sensor posisi (electromagnetic dan optic). Daya yang dialirkan dapat berupa tegangan dan arus konstan ataupun arus sinusoidal, pulsa bahkan radiasi. Pada banyak kasus, kestabilan dan keakuratan rangkaian eksitasi secara langsung akan mempengaruhi sensor. Penggunaan rangkaian eksitasi dimaksudkan untuk menyuplai sensor dengan daya yang stabil sehingga terhindar dari degradasi nilai akurasi dan stabilitas. Maka itu diperlukan rangkaian yang dapat mengalirkan sinyal eksitasi yang diperlukan, bebarapanya antara lain : Current Generator, digunakan untuk menghasilkan arus konstan, dapat menggunakan opamp Voltage Reference, digunakan untuk menghasilkan tegangan konstan, seperti zener Oscillator, penghasil sinyal listrik variabel. Digunakan dalam modulasi sinyal 2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers 3
- 4. RANGKAIAN INTERFACE • Analog to Digital Converter (ADC) ADC mengubah sinyal continyu analog (biasanya berupa tegangan) menjadi bentuk diktrit digital yang ekivalen dan sesuai dengan piranti pengolah data digital. Voltage to Frequency Circuit Menggunakan metode biner atau hexa 2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers RANGKAIAN INTERFACE • Rangkaian Jembatan Rangkaian ini paling banyak digunakan dan sangat efektif dalam metode pembagian pada level sensor Kondisi stabil akan menghasilkan tegangan 0. Jika salah satu impedansi berubah, maka rangkaian menjadi tidak seimbang diikuti perubahan tegangannya. Hanya satu impedansi yang digunakan sebagai sensor. Sehingga jika Z1 digunakan sebagai sensor maka : 2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers 4
- 5. RANGKAIAN INTERFACE • Transmisi Data Kebanyakan respon data yang diterima oleh rangkaian berupa format digital. Salah satu keuntungan utamanya adalah adanya aspek pengurangan noise. Akan tetapi ini sangat sulit dilakukan sehingga tetap memerlukan sinyal analognya. Pengiriman data ini dapat dilakukan beberapa cara sesuai dengan rangkaiannya, antara lain: Two Wire Connection Four Wire Connection Six Wire Connection 2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers RANGKAIAN INTERFACE • Noise dalam sensor dan Rangkaian • Tidak ada sistem yang ideal. Noise tidak dapat dihilangkan tetapi dapat dicegah. Noise : Bawaan (Inherent) Transmisi 2010 M. Ilyas Hadikusuma, ST, M.Eng Sensors dan Transducers 5