Dunia Sistem Kendali: Rangkaian Pengkondisi Sinyal (Zero dan Span)

Signal Conditioning

Ada saat dimana kita dalam membuat sistem, harus menyesuaikan nilai tegangan yang bergantung pada perangkat yang digunakan. Misalnya, anda memiliki sistem sensor suhu yang mengeluarkan nilai 1.2V pada 25 derajat celcius dan 2.5 V pada 85 derajat celcius, kemudian karena anda menggunakan mikrokontroler, anda ingin men-skalakan nilai tersebut pada nilai 0-5V.

Rangkaian 1

Pada tulisan kali ini saya akan perkenalkan dua metode/rangkaian untuk pengkondisi sinyal, salah satunya seperti pada gambar diatas.

Pada rangkaian 1, terdapat 3 tahap, differential amplifier, inverting, dan adding.

Pertama:

$V_{1}=e_{1}$

$V_{2}=e_{2}$

$V_{Rg}=e_{1}-e_{2}$

$I_{Rg}=\frac{e_{1}-e_{2}}{R_{g}}$

$V_{01}=e_{1}-e_{2}\left ( 1+\frac{2R}{R_{g}} \right )$

Berikutnya, pada tahap inverting, mengubah nilai polaritas dari nilai tegangan tersebut.

$V_{02}=-V_{01}$

Kemudian rangkaian ditambahkan tegangan offset,

$V_{o}=V_{02}+V_{ref}$

Dalam rangkaian 1, yang berperan sebagai pengatur nilai span dan zero adalah Rg dan potentiometer pada pengatur tegangan offset Vref. Jadi dengan sederhana anda dapat mengatur nilai span dan zero dari sebuah sinyal sistem.
Sinyal-sinyal yang dapat diolah dari rangkaian pengkondisi sinyal ini, adalah sinyal yang murni linear.

Rangkaian 2

Untuk konfigurasi rangkaian 2, sering disebut 'Inverting Summer'. Konfigurasi rangkaian ini juga dapat digunakan untuk pengkondisi sinyal dalam rangkaian listrik.

$e_{u2}=\frac{R_{f}}{R_{i}}e_{in}+\frac{R_{f}}{R_{os}}V$

Contoh:
Saat minimum, sensor mengeluarkan nilai tegangan 2.48V
Saat maksimum, 3,9V
Kita akan menskalakan ke dalam 0-5V

$m=\frac{V_{out}(max)-V_{out}(min)}{V_{in}(max)-V_{in}(min)}=\frac{5-0}{3.9-2.48}=3.52$

$b=V_{out}-mV_{in}=0-3.52\times 2.48V=-8.73V$

Beri resistansi yang besar pada Rf, agar tidak membebani sensor, Rf=330k

$R_{i}=\frac{R_{f}}{m}=\frac{330k}{3.52}=93.7k\Omega$

Pilih catuan V=-12V

$R_{os}=\frac{R_{f}V}{b}=\frac{330k\times -12V}{-8.73V}=454k\Omega$

$R_{comp}=R_{f}\parallel R_{i}\parallel R_{os}=62.9k\Omega$

Karena resistansi pada tahap pertama dalam kilo ohm, pasang juga resistor dalam nilai resistansi dalam kilo ohm sebagai inverting. R=2.2kohm, R/2=1.1kohm

Pada rangkaian ini lebih banyak digunakan trimmer pada potentiometer untuk pengaturan sinyal.
Untuk mengatur span, tinggal mengatur nilai resistansi pada Ri, dan untuk zero, atur nilai resistansi pada Ros.

Dunia Sistem Kendali

Rabu, 15 Juni 2016

Rangkaian Pengkondisi Sinyal (Zero dan Span)

Tidak ada komentar:

Posting Komentar