Upload
firdaus-nuha
View
127
Download
1
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
KARAKTERISTIK SENSORDwi Sudarno Putra, ST, MT.
http://dwisudarnoputra.wordpress.com/
http://unp.ac.id/
Fokus BahasanTransfer FunctionFull-Scale Input (Span)Full-Scale OutputAkurasiKalibrasiHysteresisSaturationRepeatability ErorDeadbandResolution
Sifat Khusus Impedansi OutputFormat KeluaranEksitasiKarakteristik
dinamisFaktor LingkunganReliabilityKarakteristik
AplikasiKetidakpastian
Transfer FunctionStimulus biasanya tidak
berbentuk elektris, sehingga dari input menuju output akan terjadi proses perubahan energi
Transfer FunctionSehingga di dalam sebuah sensor
antara Input (stimulus) dan Output (respon) memiliki hubungan matematis
Jika Output adalah S dan input stimulusnya adalah s, maka dapat dituliskan transfer functionnya S=f(s) dimana S sebagai fungsi s
Transfer Function Contoh : Representasi grafis
hubungan S dan s pada sebuah Position Sensor
Grafik hubungan bukaan valve dan tegangan
Volt
%
Transfer Function Contoh : Representasi grafis hubungan
S dan s pada sebuah Thermo anemoneter
Grafik (a)Transfer Function dan Grafik (b) invers transfer function
Transfer FunctionBagaimana cara mendapatkan
Transfer Function?1. Mathematical Model2. Functional Approximations3. Polynomial Approximations4. Linear Piecewise Approximation5. Spline Interpolation6. Multidimensional Transfer Functions
Full-Scale Input (Span)Span
merepresentasikan nilai maksimum stimulus yang dapat diberikan kepada sensor tanpa mempegaruhi akurasi sensor
Full-Scale OutputFSO adalah
perbedaan aljabar antara keluaran sinyal elektrik yang diukur dengan masukan stimulus maksimum dan masukan stimulus terendah
AkurasiAkurasi adalah seberapa tepat nilai
stimulus dapat direpresentasikan. Dalam kontek akurasi nilai yang
sebeneranya dihitung adalah ketidakakuratan
Ketidakakuratan (inaccuracy) adalah nilai deviasi (penyimpangan) terjauh yang dihasilkan oleh sensor dibandingkan dengan nilai ideal atau nilai sebenarnya dari masukan stimulus
Akurasi Ilustrasi
◦ Sensor perpindahan linear menghasilkan output (S) nilai 1 mV (milivolt) setiap stimulus (s) perpindahan sejauh 1 mm (milimeter), maka idealnya akan memiliki grafik transfer function berbentuk garis dengan kemiringan (sensitifitas) B = 1mV/1mm
◦ Namun pada prakteknya ketika diberikan s = 10mm ternyata menghasilkan S=10.5 mV.
◦ Dengan fungsi invers maka didapatkan stimulus seharusnya adalah sx = S/B = 10.5 mV/1(mV/mm)=10.5 mm
◦ Kemudian kita bandingkan dengan nilai aktual diperoleh adanya kesalahan perkiraan perpindahan oleh sensor yaitu sebesar sx – s = 0.5 mm disebut sebagai kesalahan penyimpangan atau eror
Akurasi Ilustrasi
◦ Sehinga bisa dikatakan bahwa dalam 10mm ketidakakuratan sensor adalah 0.5mm atau bisa dikatakan bahwa ketidak akuratan sensor sebesar 0.5/10 = 5 %
◦ Hal ini memungkinkan adanya eror lebih besar ketika pergeserannya semakin jauh
Jika eksperimen dilakukan berulang dan hasilnya tetap saja memberikan eror 5 % maka boleh disebut bahwa sensor memiliki eror sistematis sebesar 5% setiap 10mm span
Pada kenyataannya eror sistematis yang demikian tidak ada, yang ada eror sistematis adalah nilai rata-rata dari beberapa kali eksperimen
Akurasi Inacuracy bisa
disebabkan :◦ Variasi material◦ Kualitas pekerjaan◦ Kesalahan desain◦ Toleransi dalam
manufaktur, dll Inacuracy tetaplah
tidak boleh melebihi batasan akurasi tertentu
CalibrationAdalah proses verifikasi akurasi
suatu alat/piranti dengan sebuah acuan standard tertentu
Acuan dapat berupa ◦Rancangan awal◦Kondisi tertentu
Calibration ErrorAdalah toleransi ketidakakuratan yang
diijinkan oleh (pabrik) pembuat sensor yang bersifat sistemik
Kalibrasi eror ini dapat ditambahkan dengan porsi yang sama untuk semua kondisi ataupun berbeda bergantung tipe erornya
Hysteresis ErorAdalah pergeseran output sensor pada
kondisi (titik) sinyal masukan tertentu yang dicapai dari arah yang berlawanan
Penyebab :◦ Bentuk geometri desain◦ Friction (gesekan)◦ Perubahan struktur material
Saturation ErorAdalah kejenuhan, kondisi dimana output
sensor tidak lagi mampu memberikan nilai seperti yang diinginkan
Repeatability ErorAdalah ketidakmampuan sensor untuk
memberikan nilai yang sama pada kondisi (penyensoran) yang sama
Penyebab :◦ Derau panas◦ Plastisitas Material◦ Build up charge, dll
Dead BandAdalah ketidakmampuan sensor ketika
bekerja dalam range input tertentu
ResolutionAdalah nilai step kenaikan stimulus
terkecil yang masih bisa dirasakan sensor
Special PropertiesProperties tertentu kadang dibutuhkan
pada beberapa sensor,Misal pada light detector yang sensitif
pada bandwidth optik tertentu sehingga diperlukan spesifikasi tertentu guna medapatkan respon spektral mereka
Output ImpedanceImpedansi keluaran
Penting untuk diketahui agar keterhubungan sensor dan rangkaian elektronik bisa dilakukan dengan lebih baik
Untuk a, Zout dibuat sekecil mungkin agar tegangan yang masuk ke rangkaian besar
Output FormatAdalah bentuk karakteristik dari sinyal
yang dihasilkan oleh sensor. Baik sensor itu sendiri maupun hasil kolaborasi sensor dan rangkaiannya
Karakteristik yang dimaksud bisa berupa tegangan, arus, beban, frekuensi, amplitudo, pase, polaritas, bentuk sinyal, waktu tunda, kode digital
EksitasiAdalah sinyal luar yang diperlukan untuk
mengoperasikan sebuah sensor aktifEksitasi dapat berupa tegangan dan
atau arus tertentuKesalahan dalam memberikan sinyal
eksitasi akan mengganggu transfer funtion yang berarti akan menimbulkan kesalahan juga pada outputnya
Dynamic CharacteristicUntuk beberapa hal, sensor digunakan
dalam kondisi yang berubah secara drastis, sedangkan respon yang diberikan terkadang lambat/kurang bisa mengikuti perubahan (karena sensor ataupun penghubung dengan stimulus) sehingga sensor akan memiliki sebuah karakteristik yang tergantung dengan waktu (time dipendent characteristic) hal inilah yang disebut sebagai Karakteristik dinamis
Banyak terjadi di sistem kendali seperti pada saat fase pemanasan/persiapan sebuah sistem
Dynamic Characteristic
Environmental FactorFaktor yang dapat mempengaruhi kinerja
sensor salah satunya adalah fator lingkungan◦ Tempat penyimpanan◦ Perubahan ekstrim lingkungan
ReliabilityAdalah kemampuan sensor untuk
melakukan fungsinya pada kondisi dan waktu tertentu
Realibility menggambarkan kemungkinan piranti sensor dapat beroperasi setelah berapa lama atau setelah berapa kali pemakaian
Aplication CharacteristicAdalah karakteristik mengenai di mana
sebuah sensor akan diaplikasikan Semakin penting dan khusus aplikasi
yang dibuat maka biasanya akan memerlukan sensor dengan kualitas tinggi dengan konsekuensi harga juga tinggi
Uncertainty Di dunia ini tidak ada sesuatu yang sempurna
termasuk dalam sensor. Lama pemakaian, kondisi lingkungan, kesalahan manusia, komponen yang terlibat dan faktor lainnya sangat bisa mempengaruhi kinerja sensor dalm hal ini adalah merubah sinyal outputnya (meski sangat kecil)
Semua yang telah diketahui adalah kira-kira mulai dari pemodelan sensor hingga proses manufakturnya
Oleh International Committee for Weights and Measures (CIPM) membagi uncertainty dalam 2 tipe◦ Tipe A◦ Tipe B
ReferensiHandbook Of Modern Sensors
Physics, Designs,and Applications 4th Edition [Chapter 2]
Related document, video and image from Youtube, Google