Soal dan Penyelesaian 3

Posted on by

Rangkaian Pengkondisi Sinyal 2

 

1. Suatu pengukuran suhu dalam rentang antara 20oC sampai dengan 250oC menggunakan sensor yang mempunyai sensitivitas sebesar S=10mV/oC. Keluaran sensor akan diubah menjadi data digital menggunakan ADC 8 bit dengan tegangan referensi sebesar 5V.

a). Rancanglah rangkaian pengkondisi sinyal supaya diperoleh resolusi pengukuran suhu yang terbaik, dan berapa resolusi tersebut?
b). Tentukan fungsi alih rangkaian pengkondisi sinyal supaya diperoleh resolusi pengukuran suhu sebesar 1oC.
c). Berhubungan dengan soal (b), berapa nilai keluaran ADC dalam desimal bila suhu yang diukur bernilai 250oC, 100oC, dan 20oC?

Penyelesaian:
a). Sistem tersebut dapat digambarkan dalam bentuk blog diagram sebagai berikut:

Tegangan keluaran sensor pada nilai-nilai suhu minimum dan maksimum:

 Untuk ADC dengan n = 8 bit dan tegangan referensi VR= 5V, membutuhkan tegangan masukan dalam rentang antara:

 

 

 

 

Resolusi pengukuran suhu terbaik dapat diperoleh bila ADC menerima masukan tegangan dalam rentang tersebut. Untuk itu diperlukan pengkonversian rentang tegangan keluaran sensor sedemikian rupa sehingga sesuai dengan rentang tegangan yang diperlukan oleh ADC. Pengkonversian rentang tegangan ini memerlukan suatu rangkaian pengkondisi sinyal. Perancangan rangkaian pengkondisi sinyal yang paling mudah adalah dengan menentukan fungsi alihnya terlebih dahulu. Fungsi alih rangkaian pengkondisi sinyal ini dapat dinyatakan sebagai sebuah persamaan linier sebagai berikut:

Implementasi Persamaan (3) ke dalam rangkaian elektronik memerlukan:

  • Sebuah penguat dengan penguatan sebesar 2,165 (untuk suku pertama ruas kanan Persamaan (3) )
  • Sebuah tegangan konstan sebesar 0,433 V (untuk suku kedua)
  • Sebuah penguat penjumlah untuk menjumlahkan suku pertama dan suku kedua.

Rangkaian yang diperlukan adalah sebagai berikut:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jika dibandingkan, alternatif 1 mempunyai keuntungan dibanding alternatif 2 karena nilai keluaran ADC dalam basis desimal selalu sama dengan nilai suhu yang diukur dalam rentang antara 0 sampai dengan 255oC. Hal ini berarti tidak memerlukan lagi pengkonversian dari nilai keluaran ADC ke nilai suhu yang diukur karena nilainya (yaitu angkanya dalam desimal) sudah sama.

Sebelumnya <<  Download Artikel (doc)