- Mampu memahami tentang sensor tekanan udara (MPXA6115A6U) pada pengukuran tekanan udara dalam satuan kPa (kiloPascal)
- Mampu memahami rangkaian aplikasi dari sensor tekanan udara (MPXA6115A6U) dan sensor RTD-PT 100
- Mampu memahami tentang sensor RTD-PT 100
Spesifikasi :
100k ohm (2 buah)
4.7 k ohm (2 buah)
50k ohm (1 buah)
220 ohm (1 buah)
Klasifikasi resistor :
a. Fixed Resistor (Nilai resistansi yang tetap)
1.Carbon Composition Resistor (Resistor Komposisi Karbon) : nilai resistansinya berkisar dari 1Ω sampai 200MΩ dengan daya 1/10W sampai 2W.
2. Carbon Film Resistor (Resistor Film Karbon) : nilai resistansinya berkisar dari 1Ω sampai 10MΩ dengan daya 1/6W sampai 5W. Dapat bekerja di suhu yang berkisar dari -55°C hingga 155°C.
3. Metal Film Resistor (Resistor Film Logam) : nilai resistansinya dipengaruhi oleh panjang, lebar dan ketebalan spiral logam.
b. Variable Resistor (Nilai resistansinya dapat berubah dan diatur)
1. Potensiometer : nilai resistansinya tertulis di badan Potensiometer dalam bentuk kode angka.
2. Rheostat : dapat beroperasi pada tegangan dan arus yang tinggi
3. Preset Resistor (Trimpot) : berfungsi seperti Potensiometer tetapi memiliki ukuran yang lebih kecil dan tidak memiliki Tuas.
c. Thermistor/Thermal Resistor (Nilai resistansinya dapat dipengaruhi oleh suhu)
1. Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) : perubahan suhu berbanding terbalik terhadap perubahan resistansi.
2. Thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient) :
d. LDR/Light Dependent Resistor (Nilai resistansinya dipengaruhi oleh intensitas cahaya)
Datasheet resistor
Elemen sensor RTD mempunyai dua tipe konfigurasi yang paling umum, yaitu
- Wire-wound
Seperti yang dijelaskan pada sebelumnya, wire-wound merupakan tipe elemen yang terdiri dari kumparan kawat logam (platina) yang melilit keramik atau kaca, yang ditempatkan atau ditutup dengan selubung probe sebagai pelindung.
- Thin-film
Thin-film merupakan tipe elemen RTD yang terdiri dari lapisan bahan resistif yang sangat tipis (umumnya platina), yang diletakkan pada substrat keramik yang kemudian dilapisi dengan epoxy atau kaca sebagai segel atau pelindungnya.
RTD memiliki 3 macam konfigurasi koneksi kabel yaitu: 2 wire, 3 wire, dan 4 wire RTD.
Sama halnya seperti platina, Tembaga (kabel) juga memiliki nilai resistansi. Resistansi sepanjang kabel tembaga ini dapat berdampak pada pengukuran resistansi yang dilakukan oleh instrumen alat ukur. RTD 2 kabel (2 wire) praktis tidak memiliki perhitungan resistansi yang terkait dengan kabel tembaga, sehingga mengurangi keakuratan pengukuran elemen sensor suhu RTD. Akibatnya RTD 2 wire umumnya hanya digunakan untuk kebutuhan pengukuran suhu perkiraan saja.
RTD 3 kabel (3 wire) adalah spesifikasi yang paling umum yang biasa digunakan pada aplikasi-aplikasi di industri. RTD 3 wire menggunakan rangkaian pengukuran jembatan wheatstone untuk mengkompensasi nilai resistansi kabel. Perhatikan gambar di bawah ini.
Dalam konfigurasi RTD 3 wire ini, kabel “A” dan “B” harus memiliki kedekatan atau panjang yang sama. Panjang kabel ini sangat berarti karena tujuan dari jembatan wheatstone adalah untuk membuat impedansi dari kabel A dan B. Dan kabel C berfungsi sebagai pembawa arus yang sangat kecil.
RTD 4 kabel (4 wire) adalah konfigurasi yang paling akurat dari yang lainnya. Karena dalam RTD 4 kabel ini dapat sepenuhnya mengkompensasi resistansi dari kabel, tanpa perlu memberikan perhatian khusus pada panjang masing – masing kabel.
Grafik RTD
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7. Pin8 (NC) : Tidak ada koneksi
Spesifikasi-Spesifikasi Op Amp :
1. Tegangan offset input. Dalam banyak kasus, tegangan output op amp tidak boleh nol ketika tegangan pada input adalah nol. Tegangan yang harus diterapkan dalam terminal input untuk menggerakkan output ke nol adalah tegangan offset input.
2. Arus offset input. Seperti tegangan offset bisa diperlukan melalui input untuk men-zero-kan tegangan output, sehingga arus jala bisa diperlukan melalui input untuk men-zero-kan tegangan output. Arus yang demikian dijadikan acuan sebagai arus offset input. Ini diambil sebagai perbedaan dua arus input.
3. Arus bias input. Ini adalah rata-rata dari dua arus input yang diperlukan untuk menggerakkan tegangan output ke nol.
4. Slew rate. Jika tegangan diterapkan dengan cepat ke input dari op amp, output akan saturasi ke maksimum. Untuk input step slew rate adalah kecepatan dimana output berubah ke nilai saturasi. Ini khususnya dinyatakan sebagai tegangan per mikrosecond (V/ms).
5. Bandwith frekuensi gain satuan. Respons frekuensi dari op amp khusus disefinisikan dengan bode plot dari gain tegangan open loop dengan frekuensi. Plot seperti ini sangat penting untuk rancangan rangkaian yang berhubungan dengan sinyal a-c. Adalah diluar jangkauan dari tulisan ini untuk menjelaskan detail dari desain seperti ini yang memakai bode plot.
f. Ground
Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.
LED merupakan sebuah komponen elektromagnetik yang dapat memancarkan cahaya monokromatik melalui tegangan maju. LED terbuat dari bahan semikonduktor yang merupakan keluarga dioda. LED dapat memancarkan berbagai warna, tergantung dari bahan semikonduktor yang digunakan.
Spesifikasi:
Motor DC digunakan sebagai output dari rangkaian dan juga merupakan alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran.
Konfigurasi pin:
Resistor memiliki nilai resistansi atau hambatan yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik yang mengalir dalam rangkaian. Resistor memiliki dua pin untuk mengukur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu yang dapat menghasilkan tegangan listrik di antara kedua pin. Nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.
Cara menghitung nilai resistor:
Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di tubuh resistor :
Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2
Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)
Gelang ke 4 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut
Perhitungan untuk resistor dengan 5 gelang warna :
Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-1 (pertama)
Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-2
Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ke-3
Masukkan Jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10^n)
Gelang ke 5 merupakan toleransi dari nilai resistor tersebut.
- Titik kembali nya arus atau sinyal listrik
- Pelindung terhadap gelombang elektromagnetik dari udara sekitar
- Pengaman setrum jika ada kerusakan (ground sesungguhnya)
- Titik patokan (referensi) tegangan atau sinyal dari berbagai titik di rangkaian.
- Menghilangkan dengung (hum) pada penguat audio (amplifier)
- Mengurangi Noise pada penguat audio (amplifier)
- Pada kendaraan (mobil atau motor) mengurangi kebutuhan kabel listrik, karena menjadikan body motor atau mobil sebagai pengganti kabel negatif.
- dll.
Secara umum, Operational Amplifier (Op-Amp) yang ideal memiliki karakteristik sebagai berikut :
- Penguatan Tegangan Open-loop atau Av = ∞ (tak terhingga)
- Tegangan Offset Keluaran (Output Offset Voltage) atau Voo = 0 (nol)
- Impedansi Masukan (Input Impedance) atau Zin= ∞ (tak terhingga)
- Impedansi Output (Output Impedance ) atau Zout = 0 (nol)
- Lebar Pita (Bandwidth) atau BW = ∞ (tak terhingga)
- Karakteristik tidak berubah dengan suhu
Adder
d. LED
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
e. Motor DC
Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.
Prinsip Kerja Motor DC
Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar. Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet. Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.
Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara. Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.
Data output dari sensor MPXA6115A6U berupa data analog. Data ini akan diubah ke dalam desimal dengan ADC, kemudian diberikan ke mikrocontroler master yang hasilnya diubah dalam satuan kiloPascal (kPa) dengan menggunakan persamaan berikut :
Sedangkan jenis logam untuk kawat dari RTD umumnya adalah platina. Kawat RTD biasanya juga terbuat dari tembaga dan nikel. Namun platina adalah bahan yang paling umum digunakan, karena memiliki tingkat akurasi yang lebih baik dan rentang suhu yang lebih luas.
Prinsip Kerja
Ketika suhu elemen RTD meningkat, maka resistansi elemen tersebut juga akan meningkat. Dengan kata lain, kenaikan suhu logam yang menjadi elemen resistor RTD berbanding lurus dengan resistansinya. elemen RTD biasanya ditentukan sesuai dengan resistansi mereka dalam ohm pada nol derajat celcius (0⁰ C). Spesifikasi RTD yang paling umum adalah 100 Ω (RTD PT100), yang berarti bahwa pada suhu 0⁰ C, elemen RTD harus menunjukkan nilai resistansi 100 Ω.
Dalam prakteknya, arus listrik akan mengalir melalui elemen RTD (elemen resistor) yang terletak pada tempat atau daerah yang mana suhunya akan diukur. Nilai resistansi dari RTD kemudian akan diukur oleh instrumen alat ukur, yang kemudian memberikan hasil bacaan dalam suhu yang tepat, pembacaan suhu ini didasarkan pada karakteristik resistansi yang diketahui dari RTD.
- Buka aplikasi proteus
- Siapkan alat dan bahan pada library proteus, alat dan bahan yang dibutuhkan pada rangkaian ini yaitu resistor, op-amp, sensor rtd, sensor mpxa6115a6U, voltmeter, Led, motor dc, ground dan lain-lain.
- Rangkai setiap komponen
- Ubah spesifikasi komponen sesuai kebutuhan
- Simulasikan rangkaian
Tidak ada komentar:
Posting Komentar