Field Instrument Description

Posted: July 17, 2011 in Control System, Instrumentation Field

Field Instrument Description

Field Instrument adalah sensor-sensor ataupun peralatan yang dipakai dalam industri dengan hubunganya terhadap sinyal analog ataupun anlisis proses. Contoh field instrument antara lain:

  • Sensor aliran fuida magnetik (magnetic flowmeter)
  • Sensor tekanan differensial (differensial pressure)
  • Sensor masa larutan dan density (coriolis mass flow)
  • Sensor pH (pH meter)
  • Sensor oksigen terlarut dalam fluida (disolve oxigen)
  • Sensor konduktivitas fluida (Conductivity transmitter)
  • Sensor kekeruhan air (turbidity measurement)
  • Sensor temperatur (Resitance temperature detector/Termocouple)
  • Sensor level fluida (level transmitter) dll.



Field instrument sangat menentukan kepada kualitas produk di industri. Maka perlu adanya kalibrasi dan maintenance khusus.
Field instrument menghasilkan output sesuai dengan hasil baca fisis kerjanya melalui setting parameternya. Sinyal yang dikeluarkan sebagai hasil outputan adalah 4 ~ 20mA atau protocol komunikasi umum berupa HART, Profibus, Fieldbus dll.
Field instrument berperan sebagai mata bagi controller untuk mendeteksi kejadian fisis menurut besaran yang diukurnya. Kerja kontroller sangat dipengaruhi oleh akurasi dari field instrument ini.
——————————————————————————————————-
Fungsi Instrumentasi

 


Fungsi Instrumentasi secara garis besar adalah sebagai berikut

  • Sebagai fungsi pengontrolan. Dalam fungsi ini, instrumentasi dihubungkan dengan alat kontrol (type umum adalah kontinyu). Alat pengontrolan tersebut menerima sinyal pengukuran berupa: sinyal analog (4~20mA, 1~5V, +10 ~ -10V dll.) , profibus, fielbus dll.
  • Sebagai fungsi penunjukan. Dalam fungsi ini instrument memiliki sistem penunjukan nilai proses yang dapat dibaca oleh operator. Tampilan nilai penunjukan ini dapat berupa LCD atau jarum analog.
  • Sebagai fungsi pencatatan. Dalam fungsi ini instrumentasi dihubungkan ke alat rekording atau ke kontroler yang terhubung dengan SCADA, di SCADA itulah dibuat fungsi rekording.
  • Sebagai fungsi tanda bahaya. Dalam hal ini dibuat setting alarm yng dioutputkan pada intrumentasi tersebut(bila ada). Tetapi bila fungsi alarm tidak ada maka dihubungkan output intrumentasi tersebut ke kontroller dan dibualah level2 setpoint untuk alarm

contoh penghubungan instrumentasi ke recorder dan control


 


Electromagnetic Flowmeters

Digunakan untuk mengukur aliran fluida konduktif dalam suatu pipa atau jalur dengan prinsip elektromagnetik. Prinsip kerjanya berdasarkan hukum faraday, induksi elelktromagnet diberikan ke fluida yang mengalir maka pada elektrode penerima akan menghasiklkan tegangan emf sebanding dengan aliran fluida tersebut



Sinyal emf yang diterima akan dikonversi menjadi sinyal pengukuran 4~20mA oleh transmitter

Conductivity Level
Pengukuran level secara konduktifitas adalah metode sederhana dari pendeteksi level yang dapat dipakai untuk material yang konduktif secara listrik di dalam pipa, tangki atau container, yang berarti bahwa setiap bagian yang terpisah melakukan pengukuran konduktifitas dan saklar konduktif.
Prinsip kerjanya, jika elektrode tidak menyentuh laruran/material maka resistansi yang mengalir sangat besar, jika elektrode tersentuh larutan maka resistansi yang mengalir antara tanah ke elektrode menjadi kecil sehingga menghantarkan arus listrik.
Jika tangki, jalur pipa atau container tidak konduktif, maka perlu pemasangan elektrode tanah

Capasitive Level
Pengukuran dengan metode kapasitansi diadasarkan oleh prinsip kapasitor dalam dua pelat logam yang terpisah oleh insulator.Nilai kapasitansi ditentukan oleh type bahan/produk/liquid, jarak/ tinggi level produk pada tangki atau plat.
Dalam kenyataanya plat kapasitor ini berbentuk diding tangki dan besi elektrode sensor. Konversi dari perubahan kapasitansi diubah oleh transmitter menjadi sinyal pengukuran 4~20mA

Resonansi vibrasi garpu detektor level
Vibrasi garpu level switch dihasilkan oleh 2 buah vibrator simetris dengan lebar tertentu. Piezo elektrik menerima vibrasi tersebut sekitar 400Hz di udara. Bila produk/cairan berada diantara vibrator tersebut maka frekuensi yang diterima oleh piezo electric akan berkurang sampai sekitar 80%

Differensial Pressure Transmitter
Prinsip kerjanya adalah mendeteksi pressure dengan metode cell membran/diafragma.
Cell membran terdiri atas sensor keramik dengan subtrat dan 2 diafragma
Diafragma secaralangsung mengukur pressure produk/liquid/yang dihubungkan secara kapiler. oli silicon, oli mineral, diisikan kedalam subrat. Pressure luar ke difragma menyebabkan kapasitansi antara diafragma dan subtart berubah. Nilai perubahan antara hasil tekanan di diafragma1 dan 2 saling dikurangkan dan menghasilkan nilai tertentu yang dikonversi oleh transmitter menjadi sinyal pengukuran 4~20mA

Vortex Flowmeter
Vortex flowmeter adalah sensor yang mengukura aliran fluida gas dalam suatu pipa. Prinsip kerjanya didasarkan oleh karakteristik Aliran Karman vortex. Sistem kerja alat adalah menempatkan suatu pemecah aliran yang dinamakan bluff body ditengah aliran fluida laminar, aliran yang sebelumnya laminar akan menjadi turbulen dan membuat suatu getaran sebanding dengan kuat aliran. Getaran tersebut dideteksi oleh sensor piezoelektrik menjadi suatu frekuensi. Rumus yang menentukan frekuensi ke aliran ini adalah sebagi berikut:

f = frekuensi vortex
v = flow velocity
b = lebar bluff body
s = stroural faktor
Pengukuran Masa Aliran Fluida
Pengukuran ini didasarkan dengan prinsip pengontrolan yang dihasilkan dari gaya koreolis. Gaya akan terjadi bila perpindahan dan rotasi terjadi

Fc = -2.am (w.v)
Fc = coriolis force
am = masa yang bergerak
w = kecepatan sudut
v = radial velocity dalam perputaran, repon dari system vibrasi

Ukuran dari gaya coreolis bergantung pada masa yang bergerak (am) dan velocity masa dalam system(v) atau masa aliran
Pemberian kecepatan rotasi yang tetap menghasilkan osilasi dalam sistemnya.
Gaya corilolis dalam botol/pipa menyebabkan pergeseran fasa dalam osilasi botol/pipa
Sensor mengukur perbedaan fasa pada sisi inlet dan outlet

Pengukuran Temperatur degan PT100
Platinum resistance sensor digunakan untuk mengukur dan mengontrol temperatur dengan range -200 derajad C sampai +600 derajad C, yang tersedia dengan versi 2, 3, atau 4 wire. 3 wire paling digunakan di dalam industri.
Karakteristiknya:

1.   Akurasinya tinggi

2.   stabilitas bagus untuk

Hasil pengukuran berupa resistansi dapat dikirim dengan kabel yang panjang tanpa memebutuhkan peralatan tambahan. Elemen platinum resistance didesain dalam housing yang kuat untuk kerja yang keras dalam industri. Dalam satu RTD terdiri dari 3 bagian utama yaitu:

1.   sensor temperatur

2.   termowell

3.   terminal block dengan housing

  1. Ultrasound Sensor

Gelombang ultrasonik adalah gelombang dengan besar frekuensi diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah disebutkan bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik. Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan diterima oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul).

Prinsip kerja dari sensor ultrasonik dapat ditunjukkan dalam gambar dibawah ini :

Prinsip kerja dari sensor ultrasonik adalah sebagai berikut :

1.      Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar ultrasonik.

2.      Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal / gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh bagian penerima Ultrasonik.

3.      Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Jarak dihitung berdasarkan rumus :

S = 340.t/2

dimana S adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan bidang pantul, dan t adalah selisih waktu antara pemancaran gelombang ultrasonik sampai diterima kembali oleh bagian penerima ultrasonik.

a. Pemancar Ultrasonik (Transmitter)

Pemancar Ultrasonik ini berupa rangkaian yang memancarkan sinyal sinusoidal berfrekuensi di atas 20 KHz menggunakan sebuah transducer transmitter ultrasonik

Rangkaian Pemancar Gelombang Ultrasonik

Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adlah sebagai berikut :

1.       Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.

2.       Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan transistor.

3.       Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.

4.       Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.

5.       Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari penguatan dari transistor.

6.       Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak – balik dengan Vpeak-peak adalah 5V (+2,5 V s.d -2,5 V).

b. Penerima Ultrasonik (Receiver)

Penerima Ultrasonik ini akan menerima sinyal ultrasonik yang dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan karakteristik frekuensi yang sesuai. Sinyal yang diterima tersebut akan melalui proses filterisasi frekuensi dengan menggunakan rangkaian band pass filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai frekuensi yang dilewatkan telah ditentukan. Kemudian sinyal keluarannya akan dikuatkan dan dilewatkan ke rangkaian komparator (pembanding) dengan tegangan referensi ditentukan berdasarkan  tegangan keluaran penguat pada saat jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak minimum untuk berbelok arah. Dapat dianggap keluaran komparator pada kondisi ini adalah high (logika ‘1’) sedangkan jarak yang lebih jauh adalah low (logika’0’). Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian pengendali (mikrokontroler).

Rangkaian Penerima Gelombang Ultrasonik

Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang ultrasonik tersebut adalah  sebagai berikut :

1.       Pertama – tama sinyal yang diterima akan dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian transistor penguat Q2.

2.       Kemudian sinyal tersebut akan di filter menggunakan High pass filter pada frekuensi > 40kHz oleh rangkaian transistor Q1.

3.       Setelah sinyal tersebut dikuatkan dan di filter, kemudian sinyal tersebut akan disearahkan oleh rangkaian dioda D1 dan D2.

4.       Kemudian sinyal tersebut melalui rangkaian filter low pass filter pada frekuensi < 40kHz melalui rangkaian filter C4 dan R4.

5.       Setelah itu sinyal akan melalui komparator Op-Amp pada U3.

6.       Jadi ketika ada sinyal ultrasonik yang masuk ke rangkaian, maka pada komparator akan mengeluarkan logika rendah (0V) yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler untuk menghitung jaraknya.

  1. Flow sensor
  1. Level Sensor
  1. Consistance Sensor (BTG)
  1. PhotoElectric Sensor
  1. Proximity sensor

Proximity switch atau disingkat TL atau ada juga yang menyebutnya PR ,lain-lain memang tapi intinya sama, namun ditempat saya bekerja sensor ini familiar dipanggil TL, benda-benda yang terdapat pada mesin umumnya adalah logam besi sangat sedikit yang berbahan plastic atau lainnya, nah .. karena material atau perangkat mesin kebanyakan dari logam maka harus ada sensor yang mendeteksi logam ketika mesin sedang berproses, maka digunakanlah sensor Proximity switch atau TL sebagai perangkatnya.

. Secara bahasa Proximity switch berarti, proximity artinya jarak atau kedekatan, sedangkan switch artinya saklar jadi definisinya adalah sensor atau saklar otomatis yang mendeteksi logam berdasarkan jarak yang diperolehnya, artinya sejauhmana kedekatan object yang dideteksinya dengan sensor, sebab karakter dari sensor ini, mendeteksi object yang cukup dekat dengan satuan mili meter, umumnya sensor ini mempunyai jarak deteksi yang bermacam-macam seperti 5,7,10,12, dan 20 mm tergantung dari type sensor yang digunakan, semakin besar angka yang tercantum pada typenya,maka semakin besar pula jarak deteksinya, selain itu sensor ini mempunyai tegangan kerja antara 10-30 Vdc atau ada juga yang menggunakan tegangan AC 100-200Vac.

Cara kerja Proximity Switch

. Seperti yang telah disebutkan diatas, sensor ini bekerja berdasarkan jarak object terhadap sensor, ketika ada object logam yang mendekat kepadanya dengan jarak yang sangat dekat 5 mm misalkan, maka sensor akan bekerja dan menghubungkan kontaknya, kemudian melalui kabel yang tersedia bisa dihubungkan ke perangkat lainnya seperti lampu indikator, relay dll. Pada saat sensor ini sedang bekerja atau mendeteksi adanya logam (besi) maka akan ditandai dengan lampu kecil berwarna merah atau hijau yang ada dibagian atas sensor, sehingga memudahkan kita dalam memonitor kerja sensor atau ketika melakukan preventive maintenace.

. Hampir setiap mesin – mesin produksi yang ada di setiap industri, baik itu industri kecil ataupun besar, menggunakan sensor jenis ini, sebab selain praktis sensor ini termasuk tahan terhadap benturan ataupun goncangan, selain itu mudah pada saat melakukan perawatan ataupun penggantian, sebab talah dirancang demikian oleh produsennya, adapun salah satu contoh pengunaan atau penerapan dari sensor jenis ini adalah digunakan untuk mendeteksi gerakan cylinder up atau down pada sebuah mesin atau penggerak.

Contoh Penerapan

omron.co.id

Jarak Deteksi

Jarak deteksi adalah, Jarak dari posisi referensi (permukaan referensi) untuk operasi yang diukur (reset) ketika obyek standar penginderaan digerakkan oleh metode tertentu.

Atur
Jarak dari permukaan referensi yang memungkinkan penggunaan stabil, termasuk pengaruh suhu dan tegangan, ke posisi objek (standar) sensing transit. Ini adalah sekitar 70% sampai 80% dari jarak (nilai) normal sensing.

  1. Air Pressure Sensor
  1. Reed Switch
  1. Current  Sensor (Current Transformator)

Pengukuran atau pendeteksian arus listrik merupakan salah satu dari parameter utama yang diperlukan dalam kelistrikan. Misalkan untuk pengukuran arus yang besar, pengukuran daya dan sebagai parameter proteksi.

Current Transformer atau CT adalah salah satu type trafo instrumentasi yang menghasilkan arus di sekunder dimana besarnya sesuai dengan ratio dan arus primernya. Ada 2 standart yang paling banyak diikuti  pada CT yaitu : IEC 60044-1 (BSEN 60044-1) & IEEE C57.13 (ANSI), meskipun ada juga standart Australia dan Canada.

CT umumnya terdiri dari sebuah inti besi yang dililiti oleh konduktor beberapa ratus kali. Output dari skunder biasanya adalah 1 atau 5 ampere, ini ditunjukan dengan ratio yang dimiliki oleh CT tersebut. Misal 100:1, berarti sekunder CT akan mengeluarkan output 1 ampere jika sisi primer dilalui arus 100 Ampere. Jika 400:5, berarti sekunder CT akan mengeluarkan output 5 ampere jika sisi primer dilalui arus 400 Ampere. Dari kedua macam output tersebut yang paling banyak ditemui, dipergunakan dan lebih murah adalah yang 5 ampere.

Pada CT tertulis class dan burden, dimana masing masing mewakili parameter yang dimiliki oleh CT tersebut. Class menunjukan tingkat akurasi CT, misalnya class 1.0 berarti CT tersebut mempunyai tingkat kesalahan 1%. Burden menunjukkan kemampuan CT untuk menerima sampai batas impedansi tertentu. CT standart IEC menyebutkan burden 1.5 VA (volt ampere), 3 VA, 5 VA dst. Burden ini berhubungan dengan penentuan besar kabel dan jarak pengukuran (lihat table).

Aplikasi CT selain disambungkan dengan alat meter seperti ampere meter, KW meter Cos Phi meter dll, sering juga dihubungkan dengan alat proteksi arus. Dengan mempergunakan bermacam ratio CT didapatkan proteksi arus dengan beragam range ampere hanya dengan satu unit proteksi arus. Yang perlu dipersiapkan adalah unit proteksi arus dengan range dibawah 5 ampere dan CT dengan ratio XXX:5. Misal unit proteksi mempunyai range 0,5 ~ 5 Amp, dengan mempergunakan CT dengan ratio 1000:5 maka range proteksi arus yang bisa dijangkau adalah 100 ~ 1000 Amp. Perhitungannya adalah sebagai berikut :

Range                          : 0,5 ~ 5 Amp
Ratio CT                     : 1000/5

: 200

Range dengan CT       : (0,5 X 200) ~ (5 X 200) Amp

: 100 ~ 1000 Amp

Note : Terminal CT sebaiknya dihubung singkat jika tidak terhubung dengan beban saat line primer dialiri arus. Ini mencegah pembebanan dengan impedansi yang terlalu besat dan mengakibatkan percikan bunga api listrik.

  1. 10.   Encoder

Rotary encoder adalah divais elektromekanik yang dapat memonitor gerakan dan posisi. Rotary encoder umumnya menggunakan sensor optik untuk menghasilkan serial pulsa yang dapat diartikan menjadi gerakan, posisi, dan arah. Sehingga posisi sudut suatu poros benda berputar dapat diolah menjadi informasi berupa kode digital oleh rotary encoder untuk diteruskan oleh rangkaian kendali. Rotary encoder umumnya digunakan pada pengendalian robot, motor drive, dsb.

Rotary encoder tersusun dari suatu piringan tipis yang memiliki lubang-lubang pada bagian lingkaran piringan. LED ditempatkan pada salah satu sisi piringan sehingga cahaya akan menuju ke piringan. Di sisi yang lain suatu photo-transistor diletakkan sehingga photo-transistor ini dapat mendeteksi cahaya dari LED yang berseberangan. Piringan tipis tadi dikopel dengan poros motor, atau divais berputar lainnya yang ingin kita ketahui posisinya, sehingga ketika motor berputar piringan juga akan ikut berputar.

Apabila posisi piringan mengakibatkan cahaya dari LED dapat mencapai photo-transistor melalui lubang-lubang yang ada, maka photo-transistor akan mengalami saturasi dan akan menghasilkan suatu pulsa gelombang persegi. Gambar 1 menunjukkan bagan skematik sederhana dari rotary encoder. Semakin banyak deretan pulsa yang dihasilkan pada satu putaran menentukan akurasi rotary encoder tersebut, akibatnya semakin banyak jumlah lubang yang dapat dibuat pada piringan menentukan akurasi rotary encoder tersebut.

Gambar 1. Blok penyusun rotary encoder

Rangkaian penghasil pulsa (Gambar 2) yang digunakan umumnya memiliki output yang berubah dari +5V menjadi 0.5V ketika cahaya diblok oleh piringan dan ketika diteruskan ke photo-transistor. Karena divais ini umumnya bekerja dekat dengan motor DC maka banyak noise yang timbul sehingga biasanya output akan dimasukkan ke low-pass filter dahulu. Apabila low-pass filter digunakan, frekuensi cut-off yang dipakai umumnya ditentukan oleh jumlah slot yang ada pada piringan dan seberapa cepat piringan tersebut berputar, dinyatakan dengan:

(1)

fc = frekuensi cut-off filter, sw adalah kecepatan piringan dan n adalah jumlah slot pada piringan.

Gambar 2. Rangkaian tipikal penghasil pulsa pada rotary encoder

Terdapat dua jenis rotary encoder yang digunakan, Absolute rotary encoder dan incremental rotary encoder. Masing-masing rotary encoder ini akan dipaparkan pada bagian berikutnya.

ABSOLUTE ROTARY ENCODER

Absolute encoder menggunakan piringan dan sinyal optik yang diatur sedemikian sehingga dapat menghasilkan kode digital untuk menyatakan sejumlah posisi tertentu dari poros yang dihubungkan padanya. Piringan yang digunakan untuk absolut encoder tersusun dari segmen-segmen cincin konsentris yang dimulai dari bagian tengah piringan ke arah tepi luar piringan yang jumlah segmennya selalu dua kali jumlah segmen cincin sebelumnya.

Cincin pertama di bagian paling dalam memiliki satu segmen transparan dan satu segmen gelap, cincin kedua memiliki dua segmen transparan dan dua segmen gelap, dan seterusnya hingga cincin terluar. Sebagai contoh apabila absolut encoder memiliki 16 cincin konsentris maka cincin terluarnya akan memiliki 32767 segmen. Gambar 3 menunjukkan pola cincin pada piringan absolut encoder yang memiliki 16 cincin.

Gambar 3. Contoh susunan pola 16 cincin konsentris pada absolut encoder

Karena setiap cincin pada piringan absolute encoder memiliki jumlah segmen kelipatan dua dari cincin sebelumnya, maka susunan ini akan membentuk suatu sistem biner. Untuk menghasilkan sistem biner pada susunan cincin maka diperlukan pasangan LED dan photo-transistor sebanyak jumlah cincin yang ada pada absolut encoder tersebut.

Gambar 4. Contoh piringan dengan 10 cincin dan 10 LED – photo-transistor untuk membentuk sistem biner 10 bit.

Sistem biner yang untuk menginterpretasi posisi yang diberikan oleh absolute encoder dapat menggunakan kode gray atau kode biner biasa, tergantung dari pola cincin yang digunakan. Untuk lebih jelas, kita lihat contoh absolut encoder yang hanya tersusun dari 4 buah cincin untuk membentuk kode 4 bit. Apabila encoder ini dihubungkan pada poros, maka photo-transistor akan mengeluarkan sinyal persegi sesuai dengan susunan cincin yang digunakan. Gambar 5 dan 6 menunjukkan contoh perbedaan diagram keluaran untuk absolute encoder tipe gray code dan tipe binary code.

Gambar 5. Contoh diagram keluaran absolut encoder 4-bit tipe gray code

Dengan absolute encoder 4-bit ini maka kita akan mendapatkan 16 informasi posisi yang berbeda yang masing-masing dinyatakan dengan kode biner atau kode gray tertentu. Tabel 1 menyatakan posisi dan output biner yang bersesuaian untuk absolut encoder 4-bit. Dengan membaca output biner yang dihasilkan maka posisi dari poros yang kita ukur dapat kita ketahui untuk diteruskan ke rangkaian pengendali. Semakin banyak bit yang kita pakai maka posisi yang dapat kita peroleh akan semakin banyak.

Gambar 6. Contoh diagram keluaran absolut encoder 4-bit tipe binary code

Tabel 1. Output biner dan posisi yang bersesuaian pada absolute encoder 4-bit

INCREMENTAL ROTARY ENCODER

Incremental encoder terdiri dari dua track atau single track dan dua sensor yang disebut channel A dan B (Gambar 7). Ketika poros berputar, deretan pulsa akan muncul di masing-masing channel pada frekuensi yang proporsional dengan kecepatan putar sedangkan hubungan fasa antara channel A dan B menghasilkan arah putaran. Dengan menghitung jumlah pulsa yang terjadi terhadap resolusi piringan maka putaran dapat diukur. Untuk mengetahui arah putaran, dengan mengetahui channel mana yang leading terhadap channel satunya dapat kita tentukan arah putaran yang terjadi karena kedua channel tersebut akan selalu berbeda fasa seperempat putaran (quadrature signal). Seringkali terdapat output channel ketiga, disebut INDEX, yang menghasilkan satu pulsa per putaran berguna untuk menghitung jumlah putaran yang terjadi.

Gambar 7. susunan piringan untuk incremental encoder

Contoh pola diagram keluaran dari suatu incremental encoder ditunjukkan pada Gambar 8. Resolusi keluaran dari sinyal quadrature A dan B dapat dibuat beberapa macam, yaitu 1X, 2X dan 4X. Resolusi 1X hanya memberikan pulsa tunggal untuk setiap siklus salah satu sinyal A atau B, sedangkan resolusi 4X memberikan pulsa setiap transisi pada kedua sinyal A dan B menjadi empat kali resolusi 1X. Arah putaran dapat ditentukan melalui level salah satu sinyal selama transisi terhadap sinyal yang kedua. Pada contoh resolusi 1X, A = arah bawah dengan B = 1 menunjukkan arah putaran searah jarum jam, sebaliknya B = arah bawah dengan A = 1 menunjukkan arah berlawanan jarum jam.

Gambar 8. Contoh pola keluaran incremental encoder

Gambar 9. output dan arah putaran pada resolusi yang berbeda-beda

Pada incremental encoder, beberapa cara dapat digunakan untuk menentukan kecepatan yang diamati dari sinyal pulsa yang dihasilkan. Diantaranya adalah menggunakan frequencymeter dan periodimeter .

Cara yang sederhana untuk menentukan kecepatan dapat dengan frequencymeter, yakni menghitung jumlah pulsa dari encoder, n, pada selang waktu yang tetap, T, yang merupakan periode loop kecepatan (Gambar 10). Apabila α adalah sudut antara pulsa encoder, maka sudut putaran pada suatu periode adalah:

(2)

Sehingga kecepatan putar akan kita dapatkan sebagai:

(3)

Kelemahan yang muncul pada cara ini adalah pada setiap periode sudut αf yang didapat merupakan kelipatan integer dari α. Ini akan dapat menghasilkan quantification error pada kecepatan yang ingin diukur.

Gambar 10. Sinyal keluaran encoder untuk pengukuran kecepatan dengan frequencymeter

Cara yang lain adalah dengan menggunakan periodimeter. Dengan cara ini kita akan mengukur kecepatan tidak lagi dengan menghitung jumlah pulsa encoder tetapi dengan menghitung clock frekuensi tinggi (HF Clock) untuk sebuah pulsa dari encoder yaitu mengukur periode pulsa dari encoder (Gambar 11). Apabila αp adalah sudut dari pulsa encoder, t adalah periode dari HF clock, dan n adalah jumlah pulsa HF yang terhitung pada counter. Maka waktu untuk sebuah pulsa encoder, Tp,  adalah:

(4)

Sehingga kecepatan yang akan kita ukur dapat kita peroleh dengan:

(5)

Seperti halnya pada frequencymeter, disini juga muncul quantification error karena waktu Tp akan selalu merupakan perkalian integer dengan t.

Gambar 11. Pengukuran kecepatan dengan menggunakan Periodimeter

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s